8、让机器人通过执行器移动并与世界交互

让机器人通过执行器移动并与世界交互

在机器人的构建中，让机器人移动并与世界交互是非常重要的部分，而电机作为关键的执行器起着核心作用。下面将详细介绍不同类型的电机及其使用方法。

1. DC 电机 PWM 控制问题

Arduino PWM 引脚的标准 PWM 频率为 490 Hz，对于直流电机控制来说这个频率相当低，可能会导致电机产生可听噪声，甚至引起电机振动。虽然有方法可以提高 PWM 频率来缓解这些问题，但这些方法会带来一些超出本文讨论范围的副作用。

2. 使用无刷直流（BLDC）电机

无刷电机由于没有电刷，相比直流电机具有多个优点：
- 几乎没有磨损。
- 可以通过大电流以实现高功率输出。
- 体积小且功率密度高。
- 效率极高。

不过，无刷电机也有缺点。为了产生旋转磁场（换向），绕组之间需要持续切换，这不能像有刷电机那样直接实现。BLDC 电机的绕组内部连接，通常有三根线引出，这意味着它们不能直接连接到像电池这样的直流电源来使其旋转，而是需要与相对复杂的驱动电路（如电子速度控制器 ESC）配对使用。

3. BLDC 电机的 ESC

ESC 从电池获取电力，并控制流入电机三根线的电流，以创建使电机旋转的旋转磁场。要在每个时间点精确控制流入电机三根线的电流，以产生正确的磁场并实现最高效率，这并非易事。为此，ESC 自身配备了微控制器，运行特殊软件来估计电机状态，并相应地控制 ESC 的功率晶体管。构建一个用于控制 BLDC 电机的 ESC 比构建有刷直流电机的驱动器要复杂得多。除非你想自己学习构建，否则通常使用现成的 ESC 是更明智的选择。