智能機器人有相當發(fā)達的“大腦”。在大腦中起作用的是中央處理器，最主要的是，這樣的計算機可以進行按目的安排動作。智能機器人具備形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外，它還有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱自整步電動機，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此也可知，智能機器人至少要具備三個要素：感覺要素，反應(yīng)要素和思考要素。

智能機器人執(zhí)行預先規(guī)劃好的具體任務(wù)，比如焊接、智能物流、消防救援、智能型公共服務(wù)機器人、智能護理機器人、組裝線工作、手術(shù)援助、倉庫提貨/檢索，甚至是排除地雷等危險任務(wù)。如今的智能機器人不僅能夠處理高重復性的工作，還能完成在方向和動作上需要靈活性的復雜功能。隨著技術(shù)的進步、速度與靈活性的提升、成本的降低，智能機器人將被逐漸廣泛采用。低于人工的成本優(yōu)勢也讓我們看到了智能機器人產(chǎn)業(yè)的曙光。此外，機器視覺、計算能力以及網(wǎng)絡(luò)的進步也將推動智能機器人應(yīng)用的普及。

這些高性能智能機器人的實現(xiàn)得益于以下幾個方面的提升：

1、復雜的傳感器。

2、實現(xiàn)實時決策與動作的計算能力與算法。

3、快速、精準進步機械動力實現(xiàn)復雜任務(wù)的電機。

在選擇電機具體種類和型號時，要考慮三個首要的因素：

1、電機的轉(zhuǎn)速（還有加速度）。

2、電機可以提供的扭矩，以及扭矩和速度曲線的關(guān)系。

3、電機操作（不用傳感器和閉環(huán)控制時）的精準性和重復性。

當然，在選擇電機時還有許多其它如尺寸、重量還有成本等重要因素要考慮。幾乎對于所有小型到中型等大小的智能機器人控制器來說，控制電機的選擇通常直流有刷電機、直流無刷電機、伺服電機和步進電機。

直流有刷電機是古老的直流電機技術(shù)，簡單、成本也低。由于碳刷與轉(zhuǎn)子間的接觸，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動會切換（換向）繞在轉(zhuǎn)子上的繞組磁場。電機的速度是施加電壓的函數(shù)，因此控制要求不高，但管理扭矩卻很難。由于碳刷磨損、需要定期清理維護，以及可能會成為電子噪聲源(電磁干擾)等因素，工作時可靠性不足。

直流無刷電機出現(xiàn)于20世紀60年代，它得益于兩方面的發(fā)展：一是出現(xiàn)了堅固、體積小、低成本的永磁體；二是出現(xiàn)了體積小、效率高的電子換相開關(guān)來切換流向繞組的電流。“電子換向”取代了直流有刷電機的機械換向來控制磁場的切換，周圍固定的切換線圈與旋轉(zhuǎn)芯上的磁鐵間的相互作用取代了直流有刷電機的機械換向，即利用了磁場與電場之間的相互作用。通過改變電子換相開關(guān)的開關(guān)頻率，電機速度從而被控制。另外，相對于直流有刷電機，其無刷電機控制器能更好地控制電機性能。

更妙的是，高級算法如PID（比例-積分-微分）校正算法或者FOC（磁場定向控制，有時也稱之為矢量控制）控制算法能被固化到無刷電機控制器中。這使理想的直流無刷電機操作與實際的負載及負載變化相匹配，從而使電機性能更加強大與精確。例如，電機控制算法/程序可以考慮到轉(zhuǎn)子慣性等相關(guān)因素，并且使無刷電機控制器適應(yīng)并逐漸減少由于機械因素導致的錯誤。這樣的算法使精確控制加速度和轉(zhuǎn)矩成為可能。

與直流有刷電機相比，直流無刷電機雖需更復雜的控制電路但卻可以表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。通常直流無刷電機需要配備一個位置反饋傳感器，比如霍爾效應(yīng)傳感器、光學編碼器，或者反電動勢檢測器件。

智能機器人中常用的另一種電機是步進電機，此時用到開關(guān)式電磁鐵，位于永磁環(huán)中央磁芯旁。步進電機不以常規(guī)方式“旋轉(zhuǎn)”；而是借助于不斷轉(zhuǎn)動的軸，逐步提升轉(zhuǎn)速，因此可以實現(xiàn)某一個角度的旋轉(zhuǎn)或持續(xù)旋轉(zhuǎn)。步進電機具有可重復的運動控制；在需要時可以返回之前的位置。屬于定位電機。

對于步進電機，如果通電卻沒有步進指向，它們會維持在原位置；步進電機能以低轉(zhuǎn)速提供高扭矩。讓步進電機轉(zhuǎn)動直接的方法是有序通斷電磁鐵，但這可能會帶來抖動或振動。無刷電機和步進電機的應(yīng)用領(lǐng)域有部分重疊。步進電機更適合需要精確的進退動作(如撿拾和安置)的應(yīng)用領(lǐng)域，而不是需要長時間持續(xù)轉(zhuǎn)動的領(lǐng)域，也適合于不需要電機提供高轉(zhuǎn)矩或速度小的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，步進電機對于能源效率的要求也低于直流無刷電機。

除了這里列出的電機以外，還有許多其它類型可供選擇。電機系列很多而且也很復雜，有很多的分支。例如，永磁同步電機是直流無刷電機（相對于轉(zhuǎn)子）和交流感應(yīng)電機（相對于定子結(jié)構(gòu)）的結(jié)合體。它具有高能效、單位小體積相對密度高、扭矩重量比、快速響應(yīng)時間，以及相對容易控制等特點，但價格相對也高。

智能機器人作為一種包含相當多學科知識的技術(shù)，幾乎是伴隨著人工智能所產(chǎn)生的。至于選擇什么樣的電機，必須要根據(jù)設(shè)計師的精確計算以后，確定各個參數(shù)、用途、成本、環(huán)境等具體使用情況，才能做出判斷。

• 如何提高直流無刷電機的能效利用率，降低能耗？
• 方波和正弦波永磁無刷直流電機波形對比