Популярные Мотор-редукторы для малогабаритных роботов

Автор: Костюк Константин aka SkyStorm
Эксклюзивно для [www.roboforum.ru] и [www.4robots.ru]
копирование на другие ресурсы и публикация без разрешения его автора запрещены.

Введение

Вот в очередной раз задумался, какой двигатель и какой редуктор ставить на робота. Постараюсь рассмотреть возможные типовые варианты, комментарии приветствуются.

Есть два концептуально разных направления роботов мини-сумо и лайн трейс. Какие характеристики нам важны

• Скорость rpm(оборотов в минуту) - совместно с диаметром колеса определяют скорость
• Крутящий момент kg*cm - совместно с диаметром колеса определяет тягу
• Размер mm - габаритные размеры важны для Mini-Sumo

Возможные варианты двигателей с редуктором

• Редуктор TAMIYA
• Серво приводы постоянного вращения - Модифицированные и Заводского производства
• Мотор-редукторы Pololy
• Мотор-редуктор Maxon

Двойной редуктор TAMIYA

Двойной редуктор TAMIYA

Двойной редуктор TAMIYA - самый простой, дешевый и доступный вариант. На два двигателя, которые поставляются в комплекте. В сборе обладает большими люфтами что не радует, но не особо критично. Нужно просто быть к этому готовым. Размер по оси 100 мм.

[Двигатель FA-130RA] Дает при нагрузке 9710 rpm 36 g*cm, при питании 3v Редуктор имеет 2 передаточных числа 203:1 or 58:1

при 203:1 примерно 047 rpm 7.3 kg*cm

при 058:1 примерно 167 rpm 2.0 kg*cm

Применение:

Редуктор при 203:1 Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.

Для Мини-Сумо подходит после обработки осей напильником, что бы вписаться в размеры.

Колеса

В своих редукторах TAMIYA применяет шестигранные валы для крепления колес. И выпускает несколько моделей колес и гусениц адаптированных под данные шестигранные валы. Для нас важна в колесах такая характеристика как Диаметр D Так как периметр P вычисляется по формуле P = 2*Pi*R = Pi*D, а зная Периметр колеса и RPM получаем скорость S = P * RPM.

Для колес D = 36 мм

при 203:1 примерно 047 rpm, скорость S = 5.3 метра в минуту

при 058:1 примерно 167 rpm, скорость S = 18.9 метра в минуту

Для колес D = 50 мм

при 203:1 примерно 047 rpm, скорость S = 7.4 метра в минуту

при 058:1 примерно 167 rpm, скорость S = 26.2 метра в минуту

Конечно мы получили Максимальные скорости для Идеальных условий,

Название	Фото	Размеры	Где взять в России	Цена
Набор колес Tamiya. 4шт		36 mm диаметр, 16 mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 6$
Набор колес Tamiya Off-Road. 2шт		50 mm диаметр,30 mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 5$
Набор колес Tamiya Sport. 2шт		56 mm диаметр, 25 mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 8.5$
Набор колес Tamiya Narrow. 2шт		58 mm диаметр, 16 mm mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 8.5$
Набор гусениц Tamiya		до 48 траков	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 10$

Модифицированная Серва

HS-311 - достаточно распространенная, по цене немного дороже вышеописанного редуктора, но нужно 2 шт

При питании 4.8V примерно 52 rpm 3.0 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.

Для Мини-Сумо подходит но нужно ставить колеса большого диаметра.

HXT900

HXT900 - одна из самых дешевых и быстрых серв, но пластиковая и относительно слабая При питании 4.8V примерно 75 rpm 1.5 kg*cm При питании 6.0V примерно 93 rpm 1.6 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса подходит при напряжении 6В.

Для Мини-Сумо подходит.

HXT12K

HXT12K - одна из самых дешевых серв среди серв с подшипниками и металлическими шестернями При питании 6.0V примерно 62 rpm 12 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса подходит при напряжении 6В.

Для Мини-Сумо подходит, но надо ставить крупные колёса.

Серва постоянного вращения (Заводская)

SM-S4303R

SM-S4303R - Серва постоянного вращения, два подшипника, четыре нейлоновые и одна металическая шестерни. Размер - 42 мм по оси

При питании 4.8V примерно 60 rpm 3.3 kg*cm

Применение:

Для Лайн-Трейса не подходит очень медленный.

Для Мини-Сумо подходит но нужно ставить колеса большого диаметра.

Мотор-редукторы Pololu

Микро серия

Мини серия

Мотор-редукторы Pololy - 4 варианта 100:1 и 30:1 Micro, 100:1 и 24:1 Mini, немного дороже серв. Очень и очень интересные, сочетают в себе маленький размер и металлический редуктор. Хороши еще тем, что Pololy строит конечную линейку продуктов Колесо + Мотор-редуктор + Крепление + Сдвоенный Енкодер. Можно использовать как все вместе, так и каждый элемент по отдельности.

030:1 Micro 440 rpm 0.3 kg*cm 26mm длина(мотор + редуктор)

100:1 Micro 120 rpm 0.7 kg*cm 26mm длина(мотор + редуктор)

024:1 Mini 410 rpm 0.3 kg*cm 32mm длина(мотор + редуктор)

100:1 Mini 140 rpm 1.0 kg*cm 32mm длина(мотор + редуктор)

Применение:

Для Лайн-Трейса подходят все 4 вида, надо брать рассчитывая на планируемый вес робота.

Для Мини-Сумо условно оба с соотношением 100:1 но не менее 4х штук.

Колеса

В своих редукторах Pololy применяет D образные валы для крепления колес. И выпускает несколько моделей колес адаптированных под данные валы. Как уже говорилось выше на основе Диаметра D и RPM получаем скорость S = Pi*D*RPM мм в минуту.

Название	Фото	Размеры	Где взять в России	Цена
Набор колес 32x7mm. 2шт		32 mm диаметр, 7 mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 9$
Набор колес 42x19mm. 2шт		42 mm диаметр,19 mm ширина	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 9$

Крепления

Существует два варианта крепления мотор-редукторов по умолчанию.

• На винты в отверстия со стороны вала
  • 2 - M1,6*P0.35 для серии Микро
  • 2 - M2 для серии Мини
• При помощи специальных креплений - только для серии Мини
  • Стандартные крепления( 2 - M2 )
  • Удлиненые крепления( 2 - M2 ), специально изменены для совместного применения с Енкодерами.

Название	Фото	Размеры	Где взять в России	Цена
Стандартные крепления 2шт			[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 6$
Удлиненые крепления. 2шт			[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 6$

Энкодеры

Энкодер Pololu

Двойной энкодер измеряет скорость и направление вращения колеса. Он предназначен для работы с Мини мотор-редуктором, 42×19mm Колесом и Удлиненым креплением. Двенадцать зубьев на колесе, обеспечивают этой системе 48 импульсов на один оборот, что соответствует линейному разрешению 1/8 " или 3.175 мм.

Энкодер откалиброван на работу с напряжением питания 4.5 V - 5.5 V, но может быт пере калиброван на 3.3 V.

• Напряжение: 4.5 V - 5.5 V (может быть понижено до 3.3V)
• Тип: Квадратурный(quadrature), два цифровых выхода
• Потребление: 14 mA при питании 5.0 V
• Импульсов на один оборот: 48
• Вес: 1.6 g

Мотор-редуктор Maxon

Мотор-редуктор Maxon - 13017 самый дорогой из выше перечисленных.

Планетарный редуктор 117:1 (3249/196) обеспечивает 990 rpm 0.7 кг*см 40mm длина(мотор + редуктор)

Применение:

Подходит по скоростным и мощностным характеристикам и для Мини-Сумо и для Лайн-Трейса

Сводная таблица

Редуктор	Размер по Оси	Передаточное отношение	Скорость rpm	Момент кг*см	Лайн Трейс	Mini Sumo	Где взять в России	Цена
Двойной редуктор TAMIYA (3V)	100 мм	203:1	47 rpm	7.3 кг*см	-	+ (*)	[Интернет-магазин www.4Robots.ru], [Интернет-магазин shop.roboforum.ru] или другие	~ 14$
		58:1	167 rpm	2.0 кг*см	+	+ (*)
Модифицированная Серва HS-311 (4.8V)	42 мм	?	52 rpm	3.0 кг*см	-	+		~ 14$
Модифицированная Серва HXT900 (3-6V)	32 мм	?	75-93 rpm	1.5 кг*см	+	+	[Интернет-магазин shop.roboforum.ru]	7$
Модифицированная Серва HXT12k (4.8-6V)	46 мм	?	62 rpm	12.0 кг*см	-	+	[Интернет-магазин shop.roboforum.ru]	15$
Серва постоянного вращения SM-S4303R (4.8V)	42 мм	?	60 rpm	3,3 кг*см	-	+	[Интернет-магазин www.4Robots.ru], [Интернет-магазин shop.roboforum.ru] или другие	~ 13$
Микро Мотор-редуктор Pololu	26 мм	30:1	440 rpm	0.3 кг*см	+	-	[Интернет-магазин 4Robots] или другие	~ 20$
Микро Мотор-редуктор Pololu	26 мм	100:1	120 rpm	0.7 кг*см	+	+	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 20$
Мини Мотор-редуктор Pololu	32 мм	24:1	410 rpm	0.3 кг*см	+	-	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 22$
Мини Мотор-редуктор Pololu	32 мм	100:1	140 rpm	0.7 кг*см	+	+	[Интернет-магазин www.4Robots.ru] или другие	~ 22$
Мотор-редуктор Maxon - 13017	40 мм	17:1 (3249/196)	990 rpm	0.7 кг*см	+	+		~ 45$