用于機械人的馬達

 用于機械人的馬達

上期說過，機械人的運動必須依指令工作，所以馬達的設(shè)計必須容許隨意轉(zhuǎn)動和停止。步進馬達（Step motor）和伺服馬達（Servo motor，或稱為伺服電機），便是為解決馬達的定位及速度控制問題而設(shè)。

不 論是運作和應(yīng)用上，步進馬達都跟DC直流馬達有所不同。圖1展示了一幅簡化了的步進馬達概念圖。當中的兩塊電磁鐵，是令到轉(zhuǎn)子能夠隨意被控制的關(guān)鍵。在圖 2的第一步，由于P1和P2的極性是南極，而轉(zhuǎn)子的北極（N）正處于P1和P2的中間，因此轉(zhuǎn)子會停留不動。到了第二步，P2和P4的極性改變了，令轉(zhuǎn)子 的北極受到P2排斥，向順時針方向移動（當然亦可以說是轉(zhuǎn)子是因為南極受到P4的排斥而轉(zhuǎn)動），直到轉(zhuǎn)子移到P1和P4的中央才停下來。要留意，當轉(zhuǎn)子的 北極移動到正對著P1的時候，轉(zhuǎn)子不會停下來。仔細一點解釋，P2和P4的極性同樣對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一道吸力，令轉(zhuǎn)子在受到P1和P3影響的同時，仍會向著P2 和P4轉(zhuǎn)動。

利用上述的情況，只要令P1到P4的極性能跟隨指令做適當?shù)母淖?，我們便可以隨意控制轉(zhuǎn)子的運動。例如圖2由第一步到第四步的過程之中，P1到P4不停的改變極性，而它們改變的時間又很快的時候，便足以令轉(zhuǎn)子持續(xù)向順時針方向轉(zhuǎn)動。

其 實除了步進馬達之外，伺服馬達同樣可以借著指令來控制其活動，它能夠以直流或交流驅(qū)動。我們常見的遙控玩具如遙控車、遙控飛機、遙控直升機等都是采用直流 伺服馬達。它是利用DC馬達加上「反饋」（Feedback）控制電路，令馬達的位置能夠被穩(wěn)定地控制在某一位置。所謂「反饋」，是在控制過程中，每次將 測速器送回來的輸出控制數(shù)值，跟輸入控制數(shù)值進行比較和調(diào)節(jié)，并將這個過程不斷重復(fù)，直至將馬達調(diào)整到所需要的位置為止。這種控制方式被稱為「閉回路控 制」（Closed-loop control）。嚴格來說，伺服馬達是DC馬達的應(yīng)用方式，而非另一類型馬達。

伺服馬達的控制電路