TF電機在機器人應(yīng)用中非常多，如機器人的關(guān)節(jié)活動、行走、各種動作等等都是需要微型電機來驅(qū)動的。拋開大型的機器人不說，小型的機器人就需要用到TF有刷電機、無刷電機、TF減速電機。

小型的機器人以TF電機與無刷電機比較常用，在市場上有許多品牌的直流電機廠家，除國外，國內(nèi)的微型直流電機廠家就有上萬家，對于微型直流電機，它有著負(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各種參數(shù)，對于機器人產(chǎn)品來說需要充分的考慮微型電機的性能。

在滿足機器人性能要求的情況下，微型電機的價格是需要在可以接受范圍，在有刷直流電機能滿足的條件下即選擇有刷直流電機，所以需要整體考慮TF電機的各個參數(shù)結(jié)合需求，選擇合適的TF電機。

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TF電機有多條運行特性曲線，對于機器人產(chǎn)品來說主要關(guān)心的有工作電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流、尺寸。

(1)工作電機：在微型電機中可能會存在多個電壓參數(shù)，最常用就是額定電壓了，TF電機可以在額定電壓之上超過額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)，但不可長時間運行，否則就會發(fā)熱；

(2)轉(zhuǎn)速：微型電機每分鐘的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)，TF電機可達(dá)40000轉(zhuǎn)，對于微型有刷電機來說這個轉(zhuǎn)速已經(jīng)相當(dāng)高了；

(3)轉(zhuǎn)矩：在機器人產(chǎn)品中，機器人的移動或者各種動作需要一定的轉(zhuǎn)矩才能完成，單位為Nm；

(4)電流：在微型電機中，有空載電流、額定電流、堵轉(zhuǎn)電流等；

(5)尺寸：電機尺寸、出軸尺寸、截面尺寸、固定孔尺寸等。

微型直流電機的供電電流是直流電，所以可以使用電池供電，各種型號的微型電機在尺寸及形狀上有所不同，但基本參數(shù)大多是有個范圍的，微型直流電機一般是高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，但是在機器人應(yīng)用中，往往輸出力矩?zé)o法達(dá)到要求，所以在微型直流電機上增加了減速器降低TF電機的轉(zhuǎn)速增加輸出力矩，TF減速電機具有使用簡單、輸出轉(zhuǎn)矩高、低轉(zhuǎn)速、低噪音的特性。

在機器人人產(chǎn)品中，工作電壓6~24V,0.1~0.5Nm的輸出專區(qū)可以驅(qū)動20~30kg的機器人，對于輪型機器人，輪胎的尺寸決定機器人的最大運行速度。

機器人需要微型電機的驅(qū)動才能運動，它的運動速度取決于微型電機的轉(zhuǎn)速，而微型電機的轉(zhuǎn)速取決于輸入電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在相同的供電電壓下，微型電機需要的力越大，那么它的轉(zhuǎn)速就會越低，微型電機的電流越大，當(dāng)出力到一定程度時，微型電機就會堵轉(zhuǎn)（也就是停止旋轉(zhuǎn)）。這個時候電機的電流最大，長時間堵轉(zhuǎn)會導(dǎo)致微型電機的溫度上升，損壞電機。

機器人運轉(zhuǎn)速度和微型電機的旋轉(zhuǎn)速度關(guān)系為V×0.02×pi×W×R/60

V：機器人運行速度（m/s）；

W：電機減速后的旋轉(zhuǎn)速度；

R：電機半徑

假設(shè)要求機器人運行平均速度為Vavg,那么要求減速電機轉(zhuǎn)速為：

w=60×Vavg/(0.02×pi×R)

在微型直流電機開始供電時，微型電機軸還未開始旋轉(zhuǎn)，這個時候微型電機就是處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，微型電機電流最大為iS，此時電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是最大，所以微型電機開始旋轉(zhuǎn)，隨著轉(zhuǎn)速的加快，微型電機的反電勢增大，直流電機的電流下降、轉(zhuǎn)矩下降，在直流電機轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等時，微型電機就會達(dá)到平衡狀態(tài)，這個就是微型電機平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)速（微型電機平衡狀態(tài)指的是轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，在機器人中，摩擦爬坡、加速因素都在負(fù)載轉(zhuǎn)矩內(nèi)）。

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TF電機在機器人應(yīng)用中，需要考慮的是微型電機在不同負(fù)載條件下能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，比如在空載條件下，TF電機能達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，空載轉(zhuǎn)速為w0，在負(fù)載條件下，機器人電機堵轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為Ts，在其他條件下，TF電機運行在兩者之間的線性連線上，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T，那此時微型電機最高轉(zhuǎn)速為w=w0×(1-T/Ts)，如果微型電機要求最高轉(zhuǎn)速為w，此時TF電機產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩為T=Ts×(1=w/w0)。

如果微型電機空載最高轉(zhuǎn)速為w0，空載電流為i0，隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，TF電機轉(zhuǎn)速線性現(xiàn)價，電流變大，直到負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩，微型電機堵轉(zhuǎn)，假設(shè)微型電機轉(zhuǎn)矩繼續(xù)增大，那微型電機就會處于發(fā)電狀態(tài)。

微型電機轉(zhuǎn)矩為T時，微電機電流為i=i0+(is-i0)×T/Ts

i0：空載電流；

is：堵轉(zhuǎn)電流；

Ts：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩

根據(jù)上述，可以得出在選擇機器人減速電機時，應(yīng)重點考慮電機運行電壓、空載轉(zhuǎn)速、一定轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速、一定轉(zhuǎn)矩下的電流這幾個參數(shù)。

（1）運行電壓：一般微型電機的電壓大多為3vvvv等，對于12V電機，一般使用7.2V或9.6V供電；

（2）電機轉(zhuǎn)速：對于輪胎尺寸為5~20cm的機器人產(chǎn)品，微型電機轉(zhuǎn)速范圍從40~300rpm的額定轉(zhuǎn)速足夠使用；

（3）電機轉(zhuǎn)矩：計算微型電機轉(zhuǎn)矩時，一般在上部分計算基礎(chǔ)上留50%余量，假如TF電機數(shù)量<1，對微型電機的轉(zhuǎn)速要求除以相應(yīng)的數(shù)量。

（4）電流：電流決定了機器人運行時間，根據(jù)TF電機的電流數(shù)據(jù)，假設(shè)微型電機的電流為0.01A，那么電機會太小，反之如果微信電機的額定電流為1A，那么電機就會過大。