电动驱动系统摘要:电动驱动系统 机器人电伺服驭动系统是利用各种电动机产生的 力矩和力直接或间接地由机械传动机构去驱动机器人 本体的执行机构，以获得机器人的各种运动。 适合于工业机器人的关节驱动电动机，应包括需 要的最大功率/质盘比、力矩/惯量比、高起动力矩、 低惯量
电动驱动系统 机器人电伺服驭动系统是利用各种电动机产生的 力矩和力直接或间接地由机械传动机构去驱动机器人 本体的执行机构，以获得机器人的各种运动。 适合于工业机器人的关节驱动电动机，应包括需 要的最大功率/质盘比、力矩/惯量比、高起动力矩、 低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人 末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的 电功机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具 有较高的可靠性和稳定性，并具有大的短时过载能 力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条 件。 机器人对关节驱动电动机的主要要求见表27.3-3,  目前，由于高起动力矩、大转矩、低惯量的交、 直流伺服电动机在工业机器人中得到了广泛应用，一 般负载在1000N以下的工业机器人大多采用电伺服 驭动系统。所采用的关节驱动电动机主要是DC伺服 电动机、AC伺服电动机和步进电动机。其中:直流 伺服电动机、交流伺服电动机、直接驭动电动机 (DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高 速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动多适用于 精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。 交流伺服电动机由于采用电子换向、无换向火花，在 易燃易爆环境(如喷涂)中得到了较为广泛的使用。 机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～ lOkW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机的种 类见表27.3-4.  速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位 置传感器多用光电码盘和旋转变压器。伺服电动机可 与测速发电机、光电码盘(或旋转变压器)、制动 器、减速机构相结合，以形成伺服电动机驭动单元。 直接驱动DD电动机作为一种新型的伺服电动 机，由于具有极高的精度和运行速度、无减速装置， 已广泛地应用于要求高速、高精度的装配机器人中， 特别适合于洁净度高达10级以上的环境中。 电动机的固有特性是转矩/质量比较小，但它能 以高速运动作补偿，一般需要通过减速机构以增加转 矩，来适应机器人关节驱动的需要。采用减速机构又 带来了系统的动态响应和动力损耗，以及减速机构的 顺应性和间隙问题。通常，减速机构的顺应性降低了 动态响应，间隙导致系统的不稳定，一般采用重力加 载方式来消除正常运行过程中的间隙。在电气系统设 计中，主要考虑系统的动态响应，转矩/质量比值. 应当在满足动态响应特性要求的前提下取最大值。机 器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出转 矩高以及减速比大，常用的减速机构有:①谐波减速 机构;②摆线针轮减速机构;③齿轮减速机构;④蜗 轮减速机构;⑤在紧凑、轻便、无间隙、低顺应性装 置中，常采用高减速比的滚珠丝杠传动及金属带/齿 形带传动。 工业机器人电动机驱动原理框图如图27.3-6所 示。  工业机器人电伺服系统的一般结构为三个闭环控 制，即电枢电流闭环、速度闭环和位置闭环。为了满 足三环伺服控制反馈信号，要求系统采用多种传感 器。电流传感器一般采用取样电阻、霍耳集成电路传 感器。在工业机器人电伺服系统中，速度闭环和电流 闭环一般采用模拟控制系统，位置闭环则采用数字控 制。 工业机器人常用关节驱动电动机的特点及使用范 围见表27.3-5。   (责任编辑：laugh521521) |
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