《工業(yè)機(jī)器人與智能制造》課件10-1.4 工業(yè)機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)方式1

《先進(jìn)制造技術(shù)》單元1工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)認(rèn)知延時(shí)符單元1工業(yè)機(jī)器人的基本認(rèn)知1.1工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)1.2工業(yè)機(jī)器人常用機(jī)械傳動(dòng)部件1.3工業(yè)機(jī)器人常用傳感器1.4工業(yè)機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)方式1.5機(jī)器人安全操作規(guī)程1.4

工業(yè)機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)方式1.4.1電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其制動(dòng)器1.4.2液壓驅(qū)動(dòng)1.4.3氣壓驅(qū)動(dòng)1.4

工業(yè)機(jī)器人常用驅(qū)動(dòng)方式工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)是按照電信號(hào)的指令，將來自電、液壓和氣壓上等各種能源產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)等的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有:電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)1.4.1

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其制動(dòng)器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或力矩，直接或間接經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，以獲得要求的位置、速度和加速度。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)具有無環(huán)境污染、易于控制、運(yùn)動(dòng)精度高、成本低、驅(qū)動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人領(lǐng)域伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。1.4.1

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其制動(dòng)器伺服控制系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，一般包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、合適轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個(gè)閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下，對(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)器，可通過對(duì)其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。1.4.1

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其制動(dòng)器電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，要求是要有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動(dòng)機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性，并且有較大的短時(shí)過載能力。1.4.1

電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其制動(dòng)器電機(jī)性能比較從使用上的角度來分析：

1、頻矩特性：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)

2、控制精度：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)3、低頻特性：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)

4、過載能力：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)5、控制性能：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)6、響應(yīng)特性：伺服電機(jī)>步進(jìn)電機(jī)1.直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)是用直流供電的伺服電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的受控電壓／電流能量轉(zhuǎn)換為電樞軸上的角位移或角速度輸出。由定子、轉(zhuǎn)子（電樞）、換向器和機(jī)殼組成。定子的作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子由鐵芯、線圈組成，用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；換向器由整流子、電刷組成，用于改變電樞線圈的電流方向，保證電樞在磁場(chǎng)作用下連續(xù)旋轉(zhuǎn)。1.直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2.交流倒服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器又稱伺服控制器、伺服放大器，是用來控制伺服電動(dòng)機(jī)的一種控制器。一般是通過位置、速度和扭矩3種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。1）位置控制一般是通過輸入脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。2）速度控制通過外部模擬量（電壓）的輸入或脈沖頻率來控制轉(zhuǎn)速。3）轉(zhuǎn)矩控制通過模擬量（電壓）的輸入或直接地址的賦值來控制輸出轉(zhuǎn)矩的大小。3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動(dòng)機(jī)。向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)送一個(gè)控制脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度（即步進(jìn)角、步距角）或移動(dòng)一個(gè)直線位移，稱為一步。脈沖數(shù)增加，角位移(或線位移)隨之增加；脈沖頻率高，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就高，反之則低；分配脈沖的相序改變，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為步進(jìn)形式，故稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。4.制動(dòng)器大部分工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂在