机器人专家开发可以自行移动的人造机械设备，其运动必须被建模、计划、感知、驱动和控制，其运动行为可能受到“编程”的影响。

　　这个定义意味着，只有当设备包含受传感、规划、驱动和控制组件影响的可移动机构时，它才能被称为“机器人”。电机和执行器是使机器人可移动的设备。电机和执行器将电能转换为物理运动。绝大多数执行器产生旋转或线性运动。

　　电机用于“驱动”机器人中的某些东西：它的轮子、腿、轨道、手臂、手指、传感器转塔、相机或武器系统。实际上有几十种类型的电动机，但我将讨论业余机器人中最常用的类型。电机分为：

　　交流（交流）电机很少用于移动机器人，因为大多数机器人都是由来自电池的直流电（DC）供电的。此外，由于电子元件使用直流电，因此执行器也使用相同类型的电源更方便。交流电机主要用于需要非常高扭矩的工业环境，或电机连接到电源/墙壁插座的工业环境。因此，我不会在这里解释交流电机。

　　电机是一种帮助微控制电机的电子设备。电机充当微、电源或电池与电机之间的中间设备。虽然微（机器人的大脑）决定电机的速度和方向，但由于其功率（电流和电压）输出非常有限，它无法直接驱动它们。另一方面，电机可以提供所需电压下的电流，但不能决定电机应如何运行。因此，微和电机必须协同工作，以使电机适当地移动。通常，微可以指示电机如何通过标准和简单的通信方法（如UART或PWM）为电机供电。此外，一些电机可以通过模拟电压（通常由电位计创建）手动控制。电机的物理尺寸和重量可能会有很大差异，从用于控制迷你相扑机器人的比手指尖还小的设备到重达几公斤的大型。电机的尺寸通常与其可以提供的最大电流有关。更大的电流意味着更大的尺寸。由于有几种类型的电机，因此有几种类型的电机（不同类型的电机需要不同类型的）：

　　有刷直流电机是一种使用两个电刷将电流从源极传导到电枢的电机。有刷直流电机有几种变体，但永磁直流电机（PMDC）广泛用于机器人技术。有刷直流电机广泛用于从玩具到按钮可调汽车座椅的各种应用。有刷直流 （BDC） 电机价格低廉，易于驱动，并且随时提供各种尺寸和形状。有刷直流电机由六个不同的组件组成：轴、电枢/转子、换向器、定子、磁铁和电刷。有刷直流电机由两个面向同一方向的磁铁组成，围绕位于有刷直流电机中间的两个线圈，围绕转子。线圈的位置面向磁铁，使电流流向磁铁。这会产生磁场，最终将线圈从它们面对的磁铁上推开，并导致转子转动。有刷直流电机有两个端子;当在两个端子上施加电压时，成比例的速度输出到有刷直流电机的轴。有刷直流电机由两部分组成：定子（包括外壳、永磁体和电刷）和转子（由输出轴、绕组和换向器组成）。有刷直流电机定子是静止的，而转子相对于有刷直流电机定子旋转。定子产生围绕转子的静止磁场。转子也称为电枢，由一个或多个绕组组成。当这些绕组通电时，它们会产生磁场。该转子磁场的磁极将被吸引到定子产生的相反磁极，导致转子转动。当电机转动时，绕组不断以不同的顺序通电，以便转子产生的磁极不会超过定子中产生的磁极。转子绕组中磁场的这种切换称为换向。与其他电动机类型（即无刷直流、交流感应）不同，BDC 电机不需要来切换电机绕组中的电流。相反，BDC电机绕组的换向是通过机械方式完成的。分段铜套管称为换向器，位于 BDC 电机的轴上。当电机转动时，碳刷滑过换向器，与换向器的不同部分接触。这些段连接到不同的转子绕组，因此，当在电机的电刷上施加电压时，电机内部会产生动态磁场。重要的是要注意，电刷和换向器是BDC电机中最容易磨损的部件，因为它们相互滑动。应用：

　　局限性：除了换向器电刷发出的呜呜声外，这些电机还会产生大量电噪声，这些电噪声会回到其他电路并引起问题。

　　减速直流电机可以定义为直流电机的扩展，之前已经揭开了其Insight细节的神秘面纱。减速直流电机有一个齿轮组件连接到电机。电机的速度以每分钟轴的转数来计算，称为 RPM .齿轮组件有助于增加扭矩并降低速度。在齿轮电机中使用正确的齿轮组合，其速度可以降低到任何所需的数字。齿轮降低车辆速度但增加其扭矩的概念称为齿轮减速。本见解将探讨使齿轮头以及齿轮直流电机工作的所有次要和主要细节。直流减速电机的工作原理直流电机在相当的电压范围内工作。输入电压越高，电机的RPM（每分钟转数）就越大。例如，如果电机在 6-12V 范围内工作，则在 6V 时最小 RPM，在 12V 时最大。就电压而言，我们可以将等式表示为：RPM= K1 * V，其中，K1=感应电压常数V=施加的电压。知道齿轮的工作非常有趣。可以用角动量守恒原理来解释。半径较小的齿轮将比半径较大的齿轮覆盖更多的 RPM。但是，较大的齿轮将为较小的齿轮提供更大的扭矩，反之亦然。输入齿轮（传递能量的齿轮）与输出齿轮之间的角速度比较给出了齿轮比。当多个齿轮连接在一起时，也遵循能量守恒。另一个齿轮的旋转方向总是与相邻的齿轮相反。在任何直流电机中，RPM 和扭矩成反比。因此，具有更大扭矩的齿轮将提供较小的 RPM 并反之。在减速直流电机中，应用了脉宽调制的概念。例如，空载的直流电机可能以 12000 rpm 的速度旋转并提供 0.1 kg-cm 的扭矩。增加了 225：1 的减速比以按比例降低速度并增加扭矩：12000 rpm / 225 = 53.3 rpm 和 0.1 x 225 = 22.5 kg-cm。电机现在能够以更合理的速度移动更多的重量。在减速直流电机中，连接电机和齿轮头的齿轮非常小，因此它将更多的速度传递到齿轮头的较大齿部分并使其旋转。齿轮的较大部分进一步转动较小的双工部分。小型双工部分接收扭矩，但不接收其前身的速度，并将其传递到其他齿轮的较大部分，依此类推。第三档的双工部分比其他齿轮具有更多的齿，因此它将更多的扭矩传递给连接到轴的齿轮。减速电机的控制直流减速电机可以像直流电机控制一样进行控制。应用：

　　局限性：对于与低压电机一起使用的低成本塑料齿轮系来说，这尤其是一个问题。额外的阻力会使这些齿轮系在低速时摇摇欲坠。

　　无刷直流（BLDC）电机有很多名称：无刷永磁，永磁交流电机，永磁同步电机等。之所以出现混淆，是因为无刷直流电机不直接由直流电压源运行。但是，正如我们将看到的，基本工作原理类似于直流电机。

　　BLDC 具有带永磁体的转子和带绕组的定子。它本质上是一个由内而外转动的直流电机。电刷和换向器已被取消，绕组连接到控制电子设备。控制电子设备取代了换向器的功能，并为正确的绕组供电。如动画所示，绕组以围绕定子旋转的模式通电。通电的定子绕组引导转子磁铁，并在转子与定子对齐时进行切换。没有火花，这是 BLDC 电机的一个优点。直流电机的电刷有几个限制;刷子寿命、刷子残留物、最大速度和电噪声。BLDC 电机可能更清洁、更快、更高效、噪音更小、更可靠。但是，BLDC 电机需要电子控制。然后，无刷直流电机的结构与交流电机非常相似，使其成为真正的同步电机，但一个缺点是它比同等的“有刷”电机设计更昂贵。内转者与外转者有两种类型的无刷RC电机，内转子和外转子。内转无刷电机的永磁体位于电磁铁的内部。外转子无刷电机在电磁铁的外部具有永磁体。电机旋转得越快，效率就越高。内转子电机转动速度非常快，比外转子电机效率高得多。内转无刷遥控电机需要在遥控飞机的电机和螺旋桨之间安装减速齿轮箱。内转子的缺点是添加的部件可能会并且确实会失败。齿轮被剥离，变速箱轴很容易弯曲。在整齐地安装遥控飞机的变速箱电机组合时，尤其是在整流罩下，它也可能是一个障碍。操作理论

　　无刷电机的机械原理非常简单。唯一的运动部件是转子，其中包含磁铁。事情变得复杂的地方是协调激励绕组的顺序。每个绕组的极性由电流方向控制。动画演示了将遵循的简单模式。交流电改变极性，使每个绕组具有“推/拉”效果。诀窍是使这种模式与转子的速度保持同步。有两种（广泛使用的）方法可以实现此目的。大多数爱好测量未通电绕组上产生的电压（反向EMI）。这种方法在高速运行中非常可靠。随着电机旋转速度变慢，产生的电压变得更加难以测量，并且会产生更多的误差。较新的爱好和许多工业利用霍尔效应传感器直接测量磁体位置。这是控制计算机风扇的主要方法。控制无刷直流电机的控制与普通的有刷直流电机有很大不同，因为它包含了一些方法来检测转子角位置（或磁极），以产生控制半导体开关器件所需的反馈信号。最常见的位置/极传感器是“霍尔效应传感器”，但一些电机也使用光学传感器。使用霍尔效应传感器，电磁铁的极性由电机控制驱动电路切换。然后，电机可以轻松地同步到数字时钟信号，提供精确的速度控制。无刷直流电机可以构造为具有外部永磁转子和内部电磁铁定子或内部永磁转子和外部电磁定子。速度控制无刷直流电动机实际上是三相交流电动机。为了控制速度，使用电子速度控制或ESC。无刷电调系统基本上从板载直流电源输入产生有限电压的三相交流电源输出，通过发送从电调电路产生的一系列交流信号来运行无刷电机，采用非常低的旋转阻抗。无刷电机，根据其物理配置也称为外转子或内转子，与传统有刷电机相比，由于其效率、功率、使用寿命和重量轻，因此在“电动飞行”无线电控制航空建模爱好者中非常受欢迎。然而，无刷交流电机比有刷电机复杂得多。正确的相位随电机旋转而变化，电调要考虑到这一点：通常，电机的反电动势用于检测这种旋转，但存在使用磁性（霍尔效应）或光学探测器的变化。计算机可编程速度控制通常具有用户指定的选项，允许设置低电压截止限制、正时、加速度、制动和旋转方向。反转电机的方向也可以通过将三个引线中的任何两个从电调切换到电机来实现。电调的额定电流 电调将有一个功率限制。为了处理更大的功率，ESC需要更大，更重，并且更昂贵。重要的是要知道您的电机将在全油门下拉动的峰值电流。这决定了您应该在 ESC 中查找的额定电流。始终选择额定电流高于所需电流的电调。如果电机要拉动 12A，则额定电流为 25A 的电调比额定电流为 10A 的电调要好得多。10A ESC 可能会过热和烹饪，即使您只以半油门飞行。电调相对较轻，并保持很高的转售价值，因此这是您的电力系统中不值得吝啬的一个项目。选择正确的类型和确定最小额定电流是两个重要步骤。接下来的选择取决于您的偏好。额定电压所有电调都有电压限制。有些甚至不止一个！您的电池电压是多少？选择设计为在相同或更高电压下工作的电调。一些电调设计用于低电压（低于13V），一些用于中压（低于25V），一些用于高电压（高于25V）。您不应该将高压电池连接到低压电调，但将高压电调与低压电池一起使用也是浪费。优势与其“有刷”表亲相比，无刷直流电机的优势在于更高的效率、高可靠性、低电噪声、良好的速度控制，更重要的是，没有电刷或换向器磨损，从而产生更高的速度。然而，它们的缺点是它们更昂贵且控制更复杂。应用：

　　伺服电机是一种可以非常精确地推动或旋转物体的电气设备。如果要以某些特定角度或距离旋转和对象，请使用伺服电机。它只是由通过伺服机构运行的简单电机组成。如果使用的电机是直流供电的，则称为直流伺服电机，如果是交流供电的电机，则称为交流伺服电机。我们可以在小巧轻便的封装中获得非常高扭矩的伺服电机。除了这些功能之外，它们还被用于许多应用，如玩具车、遥控直升机和飞机、机器人、机器等。伺服电机的位置由电脉冲决定，其电路放置在电机旁边。现在的伺服系统具有巨大的工业应用。伺服电机应用也常见于遥控玩具车中，用于控制运动方向，它也非常常用作移动CD或DVD播放器托盘的电机。除此之外，我们在日常生活中还看到了其他数百种伺服电机应用。使用伺服的主要原因是它提供角度精度，即它只会旋转我们想要的次数，然后停止并等待下一个信号采取进一步行动。这与普通电动机不同，普通电动机在通电时开始旋转，并且旋转会继续，直到我们关闭电源为止。我们无法控制电动机的旋转过程;但是我们只能控制旋转速度，可以打开和关闭它。伺服机构它由三部分组成：

　　它是一个闭环系统，它使用正反馈系统来控制轴的运动和最终位置。这。