4 Выбор двигателя

Т.к. манипулятор должен выполнять работу в любых областях его рабочей зоны любое количество времени, двигатели проверяются при работе манипулятора в самых тяжелых положениях.

В расчётах не учитывается инерция сочленений манипулятора из-за их незначительной инерции и веса относительно сервоприводов и груза. Так же не учитывается сила трения и сопротивление воздуха.

Статическая нагрузка на первый привод отсутствует.

Первый привод должен быть способен повернуться на 360^о за 5 секунд. Значит, его угловое ускорение должно быть не меньше, чем:

Максимальная развиваемая скорость первого двигателя тогда должна быть не меньше, чем:

Максимальный приведённый момент инерции манипулятора при вращении по оси первого привода равен:

Тогда максимальный динамический момент первого привода равен:

Отсюда максимальный момент первого привода равен:

Максимальная статическая нагрузка на второй привод определяется:

Максимальный угол поворота второго привода равен:

Значит, угловое ускорение второго привода должно быть не меньше, чем:

Максимальная развиваемая скорость второго двигателя тогда должна быть не меньше, чем:

Максимальный приведённый момент инерции манипулятора при вращении по оси второго привода равен:

Тогда максимальный динамический момент второго привода равен:

Отсюда максимальный момент второго привода равен:

Максимальная статическая нагрузка на третий привод определяется:

Максимальный угол поворота третьего привода равен:

Значит, угловое ускорение третьего привода должно быть не меньше, чем:

Максимальная развиваемая скорость третьего двигателя тогда должна быть не меньше, чем:

Максимальный приведённый момент инерции манипулятора при вращении по оси третьего привода равен:

Тогда максимальный динамический момент третьего привода равен:

Отсюда максимальный момент третьего привода равен:

Максимальная статическая нагрузка на четвёртый привод определяется:

Максимальный угол поворота четвёртого привода равен:

Значит, угловое ускорение четвёртого привода должно быть не меньше, чем:

Максимальная развиваемая скорость четвёртого двигателя тогда должна быть не меньше, чем:

Максимальный приведённый момент инерции манипулятора при вращении по оси четвёртого привода равен:

Тогда максимальный динамический момент четвёртого привода равен:

Отсюда максимальный момент четвёртого привода равен:

Максимальная статическая нагрузка на пятый привод определяется:

Максимальный угол поворота пятого привода равен:

Значит, угловое ускорение пятого привода должно быть не меньше, чем:

Максимальная развиваемая скорость пятого двигателя тогда должна быть не меньше, чем:

Максимальный приведённый момент инерции манипулятора при вращении по оси пятого привода равен:

Тогда максимальный динамический момент пятого привода равен:

Отсюда максимальный момент пятого привода равен:

Т.к. двигатели должны выдерживать максимальную нагрузку продолжительное время, двигатели выбираются по следующим критериям:

Таким условиям соответствуют двигатели, указанные в таблицах 2, 3 и 4.

Таблица 2 – Параметры электродвигателя для первого привода

Параметр	Значение
Модель	Maxon RE-max 13
Мощность	1,2 Вт
Номинальное напряжение	6 В
Скорость холостого хода	11100 об/мин
Номинальная скорость	5670 об/мин
Номинальный момент	1,3·10^-6Нм
Номинальный ток	0,263 А
Пусковой момент	2,68 Нм
КПД	75%
Сопротивление обмоток	11,4 Ом
Индуктивность	0,223·10^-6Гн
Момент инерции	0,308·10^-7

Таблица 3 – Параметры электродвигателя для второго и пятого приводов

Параметр	Значение
Модель	Maxon DCX 10 L
Мощность	1,5 Вт
Номинальное напряжение	6 В
Скорость холостого хода	12100 об/мин
Номинальная скорость	6660 об/мин
Номинальный момент	1,91·10^-6Нм
Номинальный ток	0,435 А
Пусковой момент	4,32·10^-6Нм
КПД	70%
Сопротивление обмоток	6,4 Ом
Индуктивность	0,078·10^-6Гн
Момент инерции	0,119·10^-7

Таблица 4 – Параметры электродвигателя для третьего и четвертого приводов

Параметр	Значение
Модель	Maxon DCX 6 M
Мощность	0,3 Вт
Номинальное напряжение	6 В
Скорость холостого хода	17400 об/мин
Номинальная скорость	5700 об/мин
Номинальный момент	0,325·10^-6Нм
Номинальный ток	0,111 А
Пусковой момент	0,503·10^-6Нм
КПД	59%
Сопротивление обмоток	37,2 Ом
Индуктивность	0,126·10^-6Гн
Момент инерции	0,0178·10^-7