机器人驱动技术.ppt

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1、第七章 机器人驱动技术Driving Technology of Industrial Robot,驱动方式:电力驱动、液压驱动、气压驱动、新型驱动等。,电力驱动比例越来越大大力量、防爆、精度不高场合液压及气动,71 液压驱动应用：简易经济型、重型机器人。一、液压系统优点：技术成熟，动力强，快速响应，直接驱动，防爆，压力高。力量大，上百公斤 7MPa。缺点：易漏油，油品清洁度要求。,节流阀控制流量，控制速度换向阀二位二通，二位四通，三位四通溢流阀控制压力、多余液流溢出。蓄能器稳定压力。油泵油马达：可反向互换作用。常用柱塞泵、齿轮泵、叶片泵。,泵液体。离心泵、往复泵常用于非油液体压缩机气体。,工

2、作原理液压泵由电动机带动，从油箱中吸油，然后将具有压力能的油液输送到管路，油液通过节流阀和管路流 至换向阀，换向阀的阀芯有不同的工作位置。,二、伺服控制液压系统（servo controlled）伺服控制随动控制（反馈控制），闭环控制系统传感器在线检测，准确控制连续轨迹、速度。结构复杂，成本高，精度高。机器人常用闭环控制系统。,核心：电液伺服阀。工作原理：通过电液转换元件对液动机进行方向、位置、速度控制。产生与电流成比例关系的液流流量。该液流驱动油缸或油马达运动。,72 气压驱动工作原理：与液压驱动相似。用途：主要用于继电接触器或可编程控制器PLC控制的开环控制系统。,优点：介质为空气，易获易

3、排，无污染，空气粘度小，压力损失小，可远距离输送，集中供气，比液压响应更快，动作迅速，可适合恶劣环境工作。空气压缩性可过载保护。缺点：阻尼性差、驱动功率小，空气压缩性使得精确定位困难，难于进行伺服控制。主要用于开环控制。设备：气缸、气马达,73 电力驱动一、普通交流及直流电动机特点：输出力及力矩大，控制性能差，惯性大，不易准确定位，需减速传动，成本低，维护使用方便，用于速度低、抓重大的专用机器人。,1、三相交流电机（1）交流发电机电刷,（2）三相交流异步电动机,交流电机性能（与直流电机相比）同功率下，体积小、重量轻，价格低启动转矩小调速性A)调频。改变频率 n=60f（1s)/pB)改变定子磁

4、极对数。C)改变转子电路电阻。,（3）三相交流同步电动机恒定转速要求情况下,2、直流电机（电动机可与发电机互换）直流发电机整流子,直流电机性能（与交流电机相比）同功率下，体积大、重量大，价格高启动转矩大调速性A)改变磁通 B)改变外电压 U-需连续可调直流电源，C)改变电枢电阻R,二、控制电机1、步进电机原理：电脉冲信号步进电机角位移或线位移。组成：定子、转子。都由硅钢片等导磁材料组成。,某相通电，产生磁场，转子总是试图转到磁阻最小处。图8-15每步转30。,如果A 相先通电，然后A、B 再同时通电，电流相等则转15。,步进微步。如果每次两相通电，电流不相等时，每步可转角度与两相电流比例有关，

5、准确控制两相电流，就可以实现步进电机微步距。例如每转可超过4000步。,位移控制：输出位移与输入脉冲数成正比。转速控制：脉冲频率决定输出转速。步进电机应用：在负载能力范围内，输出位移及速度不受电压、负载、温度、压力等参数影响。能够正转、反转、速停、无级调速。高精度设备。本质上是一种低速电机，一旦到达指定位置后就能保持在那里。最佳工作转速50100r/min。低速转动时振动和噪声大，同样功率输出尺寸大于直流电机。输出转矩小。,2、伺服电机特点：（1）转矩转速大小及方向受控制绕组上信号电压控制。（2）快速启动与停止（细长，惯性小）。（3）无自转，信号为零，立刻停转。,（1）直流伺服电机（应用减少）

6、电刷原理：与直流电机相同。,输入电流（或电压）连续可变。,激磁回路,转矩及转速受输入电流（电压）信号控制。特点：成本低，机器人初期大量采用。电刷易产生火花，并对无线电设备干扰。正被交流伺服（无刷）电机取代。,（2）交流伺服电机（逐步取代直流伺服电机）无刷。90年代起，异军突起。直流电机致命弱点整流子。成本低廉机器人采用直流伺服电机。,（3）舵机最简单的舵机直流电机180:1减速器。转动范围一般特定为60，脉冲比例调制（PPM）。,使用电机一定要研究电机的机械特性和调节特性！,直流电机转矩、转速和功率间的关系,3、直接驱动伺服系统DD电机直接驱动电机：电动机与负载直接耦合。无传动装置。传统电机问题：转速高、转矩低。因此需减速装置进行降速增矩。而低转速电机磁极对数多，体积大，重量大，减速器是恒功率减速。,交流电机变频调速或直流电机可控硅调速，通常是恒转矩调速，亦即转速下降后，转矩恒定，不是恒功率。绝大多数机器是要求低转速、大转矩。因此交流电机变频调速或直流电机可控硅调速时，当转速很低时，工作状况很差。,DD电机的研制关键是实现电机低速高转矩化。直接驱动优势与缺点：省略减速传动系统，机械效率提高，刚度增大，间隙消除，惯性减小。电机直接安装在各关节处，增大了关节重量。,新型驱动：静电驱动、压电驱动、形状记忆合金驱动器、人工肌肉、光驱动等。,SMA微小型机器人,本章结束！,