机器人执行器-如何控制直流电机的转速和转向？

控制直流电机的转速和转向是机器人运动控制的核心任务之一，需要结合电路设计和控制策略实现。以下从转速控制和转向控制两方面详细说明，并介绍相关核心技术：

一、直流电机的转速控制

直流电机的转速与输入电压、负载等因素相关，核心原理是通过改变电机两端的平均电压来调节转速，常见方法如下：

1. 基于电压调节的调速（核心方法）

电机转速公式可简化为：
n = (U - I*R) / (K*Φ)
其中：n为转速，U为电枢电压，I为电流，R为电枢电阻，K为常数，Φ为磁通。

• 当负载稳定时，通过改变U（电枢电压）可直接调节转速，电压越高，转速越快（在额定范围内）。

2. 脉冲宽度调制（PWM）调速（最常用）

• 原理：通过高频开关电路（如 MOS 管或三极管）向电机输出脉冲信号，通过改变脉冲的占空比（高电平时间 / 周期）来调整平均电压。
  例：若电源电压为 12V，占空比 50% 时，平均电压为 6V；占空比 80% 时，平均电压为 9.6V。
• 优势：效率高（开关状态功耗低）、调速范围宽（占空比 0%-100% 连续可调）、响应速度快，适用于机器人需要平滑调速的场景（如机械臂关节、