製作機器人的座車

vegewell

託 g921002 之福,我在此開一題,
還請 g921002.nichal及其餘各位做小機器人的大師..等等專業人士,能提供寶貴意見,不吝指教.

目的:製作機器人的座車,可讓機器人隨意行動.

此座車規格:
承載:至少80公斤.
車輪:直徑至少六吋(充氣輪胎可能比較好)能適合在外面馬路上行走.不只是室內平坦滑溜的地磚
控制:由電腦直接控制(此電腦同樣控制機器人).
速度:至少跟成人走路一般快(約6km/1hr)以上
完成之日期:當然越快越好.
製作費用:一萬元以下.雖然我可以花多一點錢,可是如果能花小錢,又何必花大錢.

大概就是這樣了.

vegewell

有關 nichal 說:
[因為繼電器控制除了反應較慢(機械結構延遲)
還有火花的問題(接點容易因火花損耗造成接觸不良)]

我是考慮使用 直流固態繼電器 DC/DC SSR, dc2dc 2A - 75A.

但是想想,如果一般繼電器性能不是那麼好,
那麼廠商為什麼還要製造呢,
早就該被淘汰才對,
也許現在已有改良,
還可以用在我這種目前算是粗級產品,
可能要試試再說.

vegewell

固態繼電器應用簡介 固態繼電器(Solidstate Relay, SSR)是一種由固態電子元件組成的新型無觸點開關，
利用電子元件（如開關三極管、雙向可控矽等半導體元件）的開關特性，達到無觸點、無火花、而能接通和斷開電路的目的，因此又被稱為「無觸點開關」。相較於以往的「線圈—簧片觸點式」繼電器(Electromechanical Relay, EMR)，SSR沒有任何可動的機械零件，工作中也沒有任何機械動作，具有超越EMR的優勢，如反應快、可靠度高、壽命長（SSR的開關次數可達108~109次，比一般EMR的106高出百倍）、無動作雜訊、耐震、耐機械衝擊、具有良好的防潮防黴防腐特性。
這些特點使SSR在軍事、化工、和各種工業民用電控設備中均有廣泛應用，但SSR售價較EMR高出甚多，若考量成本則無法大量使用。
1. SSR規格與特性說明 圖1為一些常見的SSR外觀，亦有DIP封裝的型式。SSR的基本電路如圖2所示，
利用輸入接腳1、2控制輸出接腳3、4開路斷路，通常3、4接腳為常開狀態，即無訊號輸入時為斷路。
控制電壓和負載電壓按使用場合可以分成交流和直流兩大類，因此會有DCÆAC、DCÆDC、ACÆAC、ACÆDC四種型式，
它們分別在交流或直流電源上做負載的開關，不能混用。表1以三武科技公司的兩款固態繼電器為例，
列出選擇固態繼電器時需要注意的規格。 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 1

vegewell

目前的進度報告:
完成進度:    0 %.

在什麼工作階段: 1考慮是用  有刷比較好還是無刷的比較好?  
                       2考慮使用  哪顆哪個型號的馬達?         
已確定是使用直流的.

vegewell

目前的疑問:
如果24v直流馬達,兩端都同時接上電源正極,會產生什麼後果?
馬達會燒壞嗎?

g921002

目前的疑問:
如果24v直流馬達,兩端都同時接上電源正極,會產生什麼後果?
馬達會燒壞嗎?
vegewell 發表於 2011-2-26 19:42

馬達停止不動。
不會，兩邊電壓一樣，會有電流流過馬達嗎?

marbol

v大好 ~~~
您可以從電動滑板車或代步車去找答案,不外乎用皮帶或減速組來增大扭力,
有刷馬達可參考
http://goods.ruten.com.tw/item/show?11091103045757
驅動的部份用MOSFET做的H橋,損耗較少,類似互相搭配的irf9540與irf540,也可以挑更大電流額定的MOSFET,要加散熱鰭片~~~~~

有關 nichal 說:
[因為繼電器控制除了反應較慢(機械結構延遲)
還有火花的問題(接點容易因火花損耗造成接觸 ...
vegewell 發表於 2011-2-26 19:37

製造繼電器的廠商
是為了提供乾接點的隔離元件
所以才製造繼電器
只是馬達控制的設計者把繼電器拿來應用
(為了成本考量或簡化控制或有隔離考量才用)
(而且用了之後還需要很多消除火花跟抗干擾的電路一併規劃)
(然後體積又很大.....)
因為繼電器是機械結構
上網搜一下就知道了


固態繼電器已經算是半導體電子零件
跟繼電器的架構完全不同
(當然價格也是完全不同....)
如果V大手邊有這兩種元件
拿工具切開來看看就知道了


這就跟拿用碟片組成的硬碟去比較固態硬碟一樣
是不能相提並論的.....
雖然期望實現的功能相同
但性能上是大大不同的


用繼電器的好處是
當馬達掛掉了
或馬達被高壓電打到了
繼電器因為是機械結構
如果電路規劃上馬達供電與系統供電分離
那麼只會壞馬達
控制系統就不會壞
只要更換繼電器就好

如果是用MOSFET組成的H-Bridge
一般來說是沒有加隔離電路的
這樣如果發生上面的情況
那麼系統會死翹翹.....
如果考慮了隔離電路
那價格會是天價
只有在中高階的控制系統才比較看得到

vegewell

感謝各位的解說.
g921002的解說,讓我不必擔心因為繼電器故障,就把馬達燒壞.

marbol你好. 謝謝提供馬達的資訊,
這顆 DC24V/500W 直流馬達,肯定夠力,合乎我的需求,
但是3900 rpm是蠻快的,
要用比較低的電壓去驅動,降低轉速.
我認為最好是已經裝上減速電機的 DC24V/500W馬達,才更夠力又安全(轉慢點).

看到了這個電動滑板車:


我看喔,我還是用買一個來改裝比較快,
這台上面該有的設備都齊全了,
除了不是電腦控制之外.

vegewell

nichal的說法:
[如果是用MOSFET組成的H-Bridge
一般來說是沒有加隔離電路的
這樣如果發生上面的情況
那麼系統會死翹翹.....
如果考慮了隔離電路
那價格會是天價
只有在中高階的控制系統才比較看得到]

這樣看來, MOSFET組成的H-Bridge比較像掛在天邊的彩虹.
這個說法對我而言,是跟marbol及g921002打擂台.

另外nichal又說:
[(而且用了之後還需要很多消除火花跟抗干擾的電路一併規劃)
(然後體積又很大.....)]
又說:
[用繼電器的好處是
當馬達掛掉了
或馬達被高壓電打到了
繼電器因為是機械結構
如果電路規劃上馬達供電與系統供電分離
那麼只會壞馬達
控制系統就不會壞
只要更換繼電器就好]

我認為,
可以加裝光電耦合器,做隔離,
可以加裝電解電容,抗火發,
體積大一點無所謂,因為車子夠大,
以我的習慣,會先採用便宜的方式.

但是,考慮到未來的應用,
最好的方式只有一種,
現在採用錯了,
就等於在將來,留在被淘汰的邊緣.

vegewell

目前的進度報告:
完成進度:   allmost 0 %.

在什麼工作階段: 1考慮是用  一個馬達加掌舵的伺服機 還是 使用兩個馬達比較好?(為了讓電腦控制轉向)  
                       2考慮使用  沒裝減速電機的馬達(為了在電池沒電的時候,座車容易推動)
                           還是 有裝減速電機的馬達(為了容易安裝容易控制)比較好?   
-------------------------------     
目前的疑問:                有裝減速電機的馬達會比較安全?會比較容易精準控制嗎?

nichal的說法:
[如果是用MOSFET組成的H-Bridge
一般來說是沒有加隔離電路的
這樣如果發生上面的情況
那 ...
vegewell 發表於 2011-2-27 20:39

1.
我的說法跟m大與g大沒有衝突唷~~
因為m大跟g大應該都已經把隔離的問題考慮進去了
主要是V大應用場合的問題

給機器人的座車是家用還是會在工廠用?
一般家用的話是不會有太大機會被高壓電打到的
在工廠就很難說....

2.
使用繼電器基本上就已經達到隔離的作用了
是不是有需要再加光耦合器也是看系統如何應用
而光耦合器也只是用在控制信號的隔離用
先決條件是要有兩組已經各自獨立的電源
如果兩組電源沒有各自獨立
那麼加了光耦合器也一樣沒有隔離效果!!

3.
要討論何種元件適用
首先要把應用的環境與條件完整列出
才能對元件的優缺與適用性做完整的評估
不然就只是斷章取義......

************************************************
站在價格為第一考量的立場
我覺得用繼電器挺好的
因為不是以性能與穩定為第一優先
繼電器是能最快完成動作構想的

所以V大如果已經決定價格優先
那麼先把電路規劃出來
直接做實驗就知道可不可行了!

未來的性能, 效率與穩定
等確認了可行性與市場再來修正不遲
沒看到東西在動
大部分的人都是沒感覺的
(至少我的經驗是這麼告訴我!!)

馬達的控制系統概念上來說不難
但應用上卻有很多的細節要考慮
不要奢望一開始就滿足所有需求
因為並不存在這樣的東西......
鎖定好應用範圍與族群
規劃出來的實驗才有意義!!!

參考別人的資料
要先對別人應用的環境條件有一定的理解
不然就很容易陷入設計盲點
V大很用心在涉獵各方面的設計資訊
別忘了也要對其應用的背景條件多做一下瞭解
這樣可以有更多規劃實驗的靈感
很多讓人驚豔的產品
是完全以使用體驗做為設計依據
而不是元件特性....
(因為元件會進化, 但創意常常是前無古人後無來者的)

vegewell

回復 12# nichal


    感謝nichal的解說,
nichal時常有精闢的見解,皆屬於金玉良言,
很值得大家學習參考.

正如nichal所說:
[要討論何種元件適用
首先要把應用的環境與條件完整列出
才能對元件的優缺與適用性做完整的評估]
[參考別人的資料
要先對別人應用的環境條件有一定的理解
不然就很容易陷入設計盲點]
[別忘了也要對其應用的背景條件多做一下瞭解
這樣可以有更多規劃實驗的靈感
很多讓人驚豔的產品
是完全以使用體驗做為設計依據
而不是元件特性....]

以上所言,都是很寶貴的經驗之談,
要開發一項產品,真的是很不容易,
要顧慮到很多的事情.

vegewell

我相信這裡不少大大們,為了開發機器人,
花了不少白老鼠錢,
終於得到一些令自己自豪的成果.

nichal屬於專業人士,
通常會面對中高階層的開發人員,
所以會有廣泛的想法.

那些開發人員可都是以性能.品質與穩定為第一優先,
做出一個優秀原型產品,就可以向老闆有個交代,
然後呢,老闆就可以跟股東們有個交代,
至於花多少錢開發,產品至少要賣多少錢,就是其次的考慮了.

這當然是我輩個人工作者,難以望其項背.

vegewell

看起來,用MOSFET組成的H-Bridge 可能還是有些問題,
所以我預先採用 直流固態繼電器 DC/DC SSR, (如果沒有用 有刷電機控制器的話)
詳細電路圖,再說吧.
另外控制轉速,則採用霍耳調速器.

V大言重了
只是小弟覺得V大常常陷在自己的思維裡
有些事跳出來看就清楚了
古人說:當局者迷
相信在這裡很多人都看得出來
只是沒有說罷了

在這裡比我專業的人很多
laker大, r大, g大, 鯨大, lu大, marbol大, LEO大, uucww大, avk大, 史丹利大, 娃娃魚站大...(族繁不及備載呀!!)
都是小弟很景仰的專業人士!!
論壇裡就是討論技術與經驗
多爬文就能累積很多概念與技巧
我只是碰巧比V大早一點點加入論壇而已
由於大家來自不同的領域
所以觸類旁通就會快速增加很多經驗值
也會激發很多的靈感.....

V大請加油
我也很想快點看到機器人的座車長怎樣~~

vegewell

V大請加油
我也很想快點看到機器人的座車長怎樣~~
nichal 發表於 2011-2-28 22:12

nichal:
還得慢慢等著,現在連馬達跟輪子是什麼結構?都難以下定論.