制作机器人常用的四种电机对比分析

这里讲的普通电机，步进电机，减速电机，伺服电机指的是直流电的微型电机，平常我们接触到的也以直流电的居多。电机的学问很深，本文只是大致讲一下制作机器人常用的各种电机。 电机，俗称“马达”，是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

普通直流电机

普通电机是我们平时间的比较多的电机，电动玩具，刮胡刀等里面都有。一般只有两个引脚，用电池的正负极接上两个引脚就会转起来，然后电池的正负极再相反的接在两引脚上电机也会向反转。这种电机有转速过快，扭力过小的特点，一般不直接用在智能小车上。

当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面的N极下导体可以流过相同方向的电流，根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用。电枢表面S极下部分导体也流过相同方向的电流，同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样，整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。由定子和转子组成，定子：基座，主磁极，换向极，电刷装置等；转子（电枢）：电枢铁心，电枢绕组，换向器，转轴和风扇等。

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。直流电动机按励磁方式分为永磁、他励和自励3类，其中自励又分为并励、串励和复励3种。

减速电机

减速电机就是普通电机加上了减速箱，这样便降低了转速，增加了扭力，使得普通电机有的更广泛的使用空间。

这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机，通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。第二次世界大战后，军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家微型减速电机,直流减速电机的开发和生产。随着减速电机行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了减速电机，也有一批企业进入到了减速电机行业。 当前，在世界微型减速电机和直流减速电机市场上，德、法、英、美、中、韩等国保持领先水平。中国微型减速电机以及直流减速电机产业创建于20世纪50年代，从为满足武器装备配套需要开始，历经仿制、自行设计、研究开发、规模制造阶段，已形成产品开发、规模化生产、关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器等配套完整、国际化程度不断提高的产业体系。

减速电机一般都是用智能小车上，而对于电机的控制一般都用H桥方案，L298芯片就是这种原理。

而调速一般采用PWM（脉宽调制）机制，单片机利用定时器控制产生占空比可变的 PWM 波或者直接硬件PWM输出不同大小的波形来控制小车整体速度。

步进电机

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

伺服电机

伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 伺服电机主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。 直流伺服电机又分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），而且会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。