Rover mit Direct Drive BLDC statt DC-Motor mit Untersetzung und Encoder

[Robert B. (robertb)]

Hallo!

Ich bin auf der Suche nach Tipps, wie man einen Rover/Line Follower 
(also einen kleinen Roboter mit zwei unabhängig gesteuerten Rädern) 
statt mit der "üblichen" Lösungen Getriebemotoren & Encoder oder 
Schrittmotoren mit als sensorlose BLDC realisierten Radnabenmotoren 
realisieren kann. Größe: 15x15cm, Gewicht 200-300g.

Spontane Überlegungen:
- Drehmoment reicht nicht (-> saubere Kommutierung v.a. beim Anlaufen, 
bei gleicher elektrischer Leistung sollte bei einem BLDC nicht weniger 
mechanische Leistung erreichbar sein als bei einem DC?)
- Ruckeln (-> saubere Kommutierung)
- unsaubere Positionerfassung/Wegstrecke (-> lösbar bei entsprechender 
Kommutierung solange es kein "Überspringen" gibt)

Erstaunlicherweise findet man sehr wenige (fast gar keine) derartigen 
Rover im Netz ("BLDC direct drive rover" o.Ä.) und wenn sind es eher 
unkontrollierte Rennautos.

Gleichzeitig findet man sehr langsam und kontrolliert laufende BLDC mit 
"Sinusodial drive", vor allem im Bereich Gimbals.

Bei z.B. TI gibt es eine riesige Auswahl an mehr oder minder fertigen 
Treibern - Frage ist wie viel oder vor allem wie wenig Intelligenz 
braucht man, wenn eigentlich ein STM32F4/F7/H7 die Kommutierung und vor 
allem über das Mitzählen der Kommutierungen die 
Wegstrecke/Geschwindigkeit ermitteln soll.

Wer hat Tipps?

Grüße
Robert

[Stefan O. (stefano)]

Hallo!

Falls du von "Wettkampf" Robotern sprichst die eine Strecke möglichst 
schnell abfahren sollen:

Hier ein Beispiel von einem Team das seit einiger Zeit sehr erfolgreich 
BLDC Motoren einsetzt:

https://www.facebook.com/HBFS-Robotics-1391337724460164/
http://hbfsrobotics.com/

Gibt aber nicht viele Infos dazu.

Insgesamt kann ich aus Erfahrung sagen dass recht lange die Vorteile von 
DC Motoren überwiegen. Da gibt es im Gesamtsystem ganz andere Baustellen 
die mehr Performancegewinn versprechen.

Am wichtigsten ist einfach hohes Drehmoment und geringe 
Rotationsträgheit des Gesamstsystems (schnelle Drehzahländerungen). 
Wirkungsgrade spielen nur eine Nebenrolle. Die Absolutleistung muss hoch 
sein.
Ein Radnabenmotor zB erfüllt die Anforderungen an ein geringes 
Rotationsträgheitsmoment absolut nicht. Er hat die großen Massen weit 
weg vom Drehpunkt.

LG Stefan

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Robert B. schrieb:
> sensorlose BLDC realisierten Radnabenmotoren

Sensorlos ist immer schwierig und das wird nicht einfacher, wenn der 
Motor mit der gleichen Drehzahl wie das Rad läuft (als Radnabe). Bei 
solch niedrigen Drehzahlen ist die EMK, die der MC zum Kommutieren 
benötigt, sehr niedrig.
Mit Sensoren sieht das ganz anders aus, und so machen es die grossen 
Motoren und die Gimbals eigentlich immer. Es reicht ein kurzes Abfragen, 
um dem Steuerhirn die Position des Rotors grob (Hallsensoren) oder fein 
(Winkelencoder) mitzuteilen, der dann den Stand des Rotors weiss und den 
Motor passend bestromt.

[MiMa (Gast)]

Gimbal Motoren/Regler sind unbrauchbar für ein Fahrzeug. Diese Motoren 
haben einen sehr hohen Wicklungswiderstand und werden nahezu mit DC bzw. 
sehr langsames AC betrieben.

Es gibt aber durchaus sensorlose Lösungen für BLDC. Die erreichbaren 
ruckelfreien! Drehzahlen liegen bei ~1U/s.
Beim Anlauf erzielt man auch nahezu das volle Drehmoment.
Ich habe seit längerem Instaspin FOC von TI im Einsatz. Ist allerdings 
recht zeitaufwendig bis man einen laufenden Motor hat.
Es soll aber von ST eine fertige plug&play Lösung geben welche genau so 
gut ist.