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【制動】DC馬達 | Motor

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Byzerovoyager

簡介

直流馬達（DC Motor）是機器人最強勁的「雙腿」，負責提供移動所需的動力。在日常生活中，舉凡電動機車的驅動、掃地機器人的行走，甚至是工廠裡的傳動輸送帶，都是直流馬達的應用。透過調整電力輸出（PWM），我們可以精確控制馬達的轉速與前進、後退方向。本文件將帶領你掌握四輪驅動底盤的控制邏輯，讓你的機器人能像真實車輛一樣流暢地馳騁與旋轉，實現從簡單移動到複雜競技的無限可能。

直流馬達控制是建立移動機器人的基礎。dual2s 函式庫不僅提供單一馬達（Motor 類別）的精細控制，更進一步開發了 GoSUMO 運動控制類別，專為四輪驅動（4WD）底盤設計。透過這個架構，開發者可以輕鬆處理多個馬達之間的協同動作，無論是使用高抓地力胎進行推力競技，或是搭配麥克納姆輪進行全向移動，都能透過直覺的指令完成。

硬體配置

  • 驅動通道：dual2s 支援 4 組獨立的 DC 馬達輸出（M1, M2, M3, M4）。
  • 控制方式：採用高解析度的 PWM（脈衝寬度調變）技術，數值範圍為 0 到 1023。
  • 腳位定義：直接引用 DUAL2S_HW 預設腳位，確保硬體相容性：
    • M1 ~ M4：每組包含 A、B 兩路訊號，負責控制正反轉。

核心功能說明

  1. 運動組合控制 GoSUMO.act()： 這是一個高層次的控制函式，會自動計算四個馬達應有的轉向與速度。
    • 運動模式：支援 FORWARD（前進）、BACKWARD（後退）、LEFT（左移/旋轉）、RIGHT（右移/旋轉）等指令。
    • 速度設定：透過第二個參數（0-1023）直接給定馬達出力大小，數值越高扭力與轉速越大。
  2. 單體馬達控制 mX.act()： 當需要更細膩的非典型動作（如原地繞圈或特定機構運動）時，可以直接操作個別馬達物件。
    • 轉向定義：使用 CW（順時針）與 CCW（逆時針）進行控制。
  3. 安全停止機制 stop()： 無論是個別馬達或是整合底盤，皆具備 stop() 函式。在程式初始化（setup）或邏輯切換間，呼叫停止指令是確保機器人不會因異常訊號而意外暴衝的重要習慣。

開發重點建議

  • 動力平衡：直流馬達會因電量、齒輪箱摩擦力差異導致四輪轉速不完全一致，若發現車體前進時偏向，可微調各輪 PWM 數值補償。
  • 電源管理：四顆馬達同時運作時電流消耗極大。測試高負載動作（如相撲推擠）時，請務必確認電池電壓充足，避免系統因欠壓而重啟。
  • 阻斷 vs 非阻斷：範例中使用 delay() 進行計時運動，在實戰開發中建議改用 millis() 邏輯，以便在移動的同時持續讀取超音波或紅外線感測器。

dual2s控制器與環境

AI學伴

互動(1)：基於函數庫 – dual2s

互動(2)：基於範例程式

👉 你也可以在dual2s函數庫(./example/basic)中找到此範例程式。

/*=====================================================================================
yesio.net / 2026.03.12 / by nick
# Filename：06_dcMotors.ino
# Function：4通道直流(DC)馬達與GoSUMO車體運動之使用範例, 
  Examples of dual2S's application in 4 DC-Motors & GoSUMO motion control.
# Toolchain & Libs：ESP32 Arduino Core v3.3.5 (ESP-IDF v5.1), dual2s
======================================================================================*/
#include "dual2s.h"

// 引用 M1 ~ M4 的預設 A/B 腳位
Motor m1(DUAL2S_HW::M1A, DUAL2S_HW::M1B);
Motor m2(DUAL2S_HW::M2A, DUAL2S_HW::M2B);
Motor m3(DUAL2S_HW::M3A, DUAL2S_HW::M3B);
Motor m4(DUAL2S_HW::M4A, DUAL2S_HW::M4B);

//GoSUMO為四驅運動模式(抓地胎 or 麥克納姆倫)
//將宣告完成的4個DC-Motor物件指向GoSUMO物件中使用。
GoSUMO GoSUMO(&m1, &m2, &m3, &m4);

void setup() {
  // 停止所有馬達確保安全
  GoSUMO.stop();
}

void loop() {
  //馬達轉速以PWM控制, PWM數值範圍 0-1023
  
  //參數順序：轉向, PWM數值
  GoSUMO.act(GoSUMO::FORWARD, 600);   // 以 600 速度前進 2 秒
  delay(2000);
  
  // 停止
  GoSUMO.stop();
  delay(1000);

  //指定單顆DC-Motor轉動
  //參數順序：轉向, PWM數值
  m1.act(Motor::CW, 900);  //Motor-1 PWM 800 順時針旋轉
  m3.act(Motor::CCW, 200); //Motor-3 PWM 200 逆時針旋轉
  delay(3000);
  
  //旋轉3秒後停止
  m1.stop();
  m3.stop();

  while(1); 
}
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