1、4.1 4.1 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.2 4.2 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)4.3 4.3 工業(yè)機(jī)器人典型控制方法工業(yè)機(jī)器人典型控制方法4.4 4.4 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)構(gòu)成4.5 4.5 工業(yè)機(jī)器人使用的傳感器工業(yè)機(jī)器人使用的傳感器2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院12022-3-20機(jī)電工程學(xué)院24.1 4.1 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.1.1 4.1.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類按動(dòng)力源劃分液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)合式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)新型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本驅(qū)動(dòng)類型2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院3由由一般的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，液壓泵

2、轉(zhuǎn)動(dòng)形成高壓液一般的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)形成高壓液流（也就是動(dòng)力），液壓管路將高壓液體（一般是液流（也就是動(dòng)力），液壓管路將高壓液體（一般是液壓油）接到液壓馬達(dá)，是液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成驅(qū)動(dòng)力。壓油）接到液壓馬達(dá)，是液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，形成驅(qū)動(dòng)力。 液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院4與與液壓驅(qū)動(dòng)相似，傳動(dòng)介質(zhì)不同。利用氣液壓驅(qū)動(dòng)相似，傳動(dòng)介質(zhì)不同。利用氣體的體的抗擠壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)力的抗擠壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)力的傳遞。傳遞。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行裝置的種類：氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)。氣動(dòng)執(zhí)行裝置的種類：氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院5電動(dòng)驅(qū)動(dòng)是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)是一種將一種將電信號(hào)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移

3、或線位轉(zhuǎn)換成角位移或線位移移的驅(qū)動(dòng)方法。比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)方法。比如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為位移或者是角位移的驅(qū)動(dòng)方法。轉(zhuǎn)化為位移或者是角位移的驅(qū)動(dòng)方法。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院6新型執(zhí)行裝置：新型執(zhí)行裝置：壓電執(zhí)行裝置：利用在壓電陶瓷等材料上施加電壓而產(chǎn)生變壓電執(zhí)行裝置：利用在壓電陶瓷等材料上施加電壓而產(chǎn)生變形的壓電效應(yīng)。形的壓電效應(yīng)。形狀記憶合金執(zhí)行裝置：利用鎳鈦合金等材料具有的形狀隨形狀記憶合金執(zhí)行裝置：利用鎳鈦合金等材料具有的形狀隨溫度變化，溫度恢復(fù)時(shí)形狀也恢復(fù)的形狀記憶性質(zhì)。溫度變化，溫度恢復(fù)時(shí)形狀也恢復(fù)的形狀記憶性質(zhì)。數(shù)字計(jì)算機(jī)執(zhí)行裝置（

4、電機(jī)、液壓等）執(zhí)行機(jī)構(gòu)（臂、手等）傳感器（視覺(jué)、觸覺(jué)等）環(huán)境（控制對(duì)象）運(yùn)動(dòng)控制卡A/D驅(qū)動(dòng)器端子板圖像采集卡2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院7三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)內(nèi)容液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出功率很大,壓力范圍為:501400N/cm2,液體的不可壓縮性大壓力范圍為4060N/cm2，最大可達(dá)100N/cm2較大控制性能控制精度較高，可無(wú)級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)伺服控制控制精度高，能精確定位，反應(yīng)靈敏?？蓪?shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜2022-3-20機(jī)電工程

5、學(xué)院8三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)內(nèi)容液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度很高較高很高結(jié)構(gòu)性能及體積執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng),功率質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問(wèn)題較大執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)功率質(zhì)量比較大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問(wèn)題較小伺服電動(dòng)機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化。結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低。電動(dòng)機(jī)一般需配置減速裝置。除DD電動(dòng)機(jī)外，難以進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)密封問(wèn)題。安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動(dòng)介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險(xiǎn)防爆性能好，高于1000kPa(10個(gè)大氣壓)時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性設(shè)備自身無(wú)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)。直流有刷電動(dòng)機(jī)換向時(shí)有

6、火花，對(duì)環(huán)境的防爆性能較差2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院9三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)三種基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)內(nèi)容液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響泄漏對(duì)環(huán)境有污染排氣時(shí)有噪聲很小效率與成本效率中等(0.30.6)，液壓元件成本較高效率低(0.150.2)，氣源方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低效率為O.5左右，成本高維修及使用方便，但油液對(duì)環(huán)境溫度有一定要求方便較復(fù)雜在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、重載點(diǎn)焊機(jī)器人和搬運(yùn)機(jī)器人適用于中小負(fù)載，快速驅(qū)動(dòng)，精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人。如沖壓機(jī)器人、機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡及裝配機(jī)器人氣動(dòng)夾具適用于中小負(fù)

7、載，要求具有較高的位置控制精度，速度較高的機(jī)器人。如AC伺服噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院104.1.2 4.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則：則：1 1）控制方式）控制方式2 2）作業(yè)環(huán)境要求）作業(yè)環(huán)境要求3 3）操作運(yùn)行速度）操作運(yùn)行速度低速重負(fù)載時(shí)可選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；中等負(fù)載時(shí)可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；輕負(fù)載時(shí)可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；輕負(fù)載、高速時(shí)可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院114.1.2 4.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則驅(qū)

8、動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則：則：1 1）控制方式）控制方式2 2）作業(yè)環(huán)境要求）作業(yè)環(huán)境要求3 3）操作運(yùn)行速度）操作運(yùn)行速度從事噴涂作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，由于工作環(huán)境需要防爆，考慮到其防爆性能，多采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和具有本征防爆的交流電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院124.1.2 4.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則：則：1 1）控制方式）控制方式2 2）作業(yè)環(huán)境要求）作業(yè)環(huán)境要求3 3）操作運(yùn)

9、行速度）操作運(yùn)行速度在腐蝕性、易燃易爆氣體、放射性物質(zhì)環(huán)境中工作的移動(dòng)機(jī)器人，一般采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。如要求在潔凈環(huán)境中使用，則多要求采用直接驅(qū)動(dòng)(Direct DriveDD)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院134.1.2 4.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選用原則一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原一般情況下，各種機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用原則：則：1 1）控制方式）控制方式2 2）作業(yè)環(huán)境要求）作業(yè)環(huán)境要求3 3）操作運(yùn)行速度）操作運(yùn)行速度要求其有較高的點(diǎn)位重復(fù)精度和較高的運(yùn)行速度，通常在速度相對(duì)較低(4.5ms) 情況下，可采用AC、DC或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)

10、動(dòng)系統(tǒng)；在速度、精度要求均很高的條件下，多采用直接驅(qū)動(dòng)(DD)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院144.1.3 4.1.3 工業(yè)機(jī)器人主要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人主要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人主要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：工業(yè)機(jī)器人主要的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。早期的機(jī)械手和機(jī)器人中，其操作機(jī)多應(yīng)用連桿早期的機(jī)械手和機(jī)器人中，其操作機(jī)多應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿、滑塊、曲柄，多采用液壓機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿、滑塊、曲柄，多采用液壓( (氣壓氣壓) )活塞缸活塞缸( (或回轉(zhuǎn)缸或回轉(zhuǎn)缸) )來(lái)實(shí)現(xiàn)其直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。來(lái)實(shí)現(xiàn)其直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著控制技

11、術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人操作機(jī)各部分動(dòng)隨著控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人操作機(jī)各部分動(dòng)作要求的不斷提高，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在機(jī)器人中應(yīng)用作要求的不斷提高，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在機(jī)器人中應(yīng)用日益廣泛。日益廣泛。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院151 1、電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電液伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是由電氣信號(hào)處理單元與電液伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是由電氣信號(hào)處理單元與液壓功率輸出單元組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。液壓功率輸出單元組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。具有具有控制精度高、響應(yīng)速度快、信號(hào)處理靈活、控制精度高、響應(yīng)速度快、信號(hào)處理靈活、輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、功率質(zhì)量比輸出功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、功率質(zhì)量比大等特點(diǎn)，大等特點(diǎn)，在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到

12、廣泛應(yīng)用。在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。采用電液伺服系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，具有采用電液伺服系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，具有點(diǎn)位控制點(diǎn)位控制和和連續(xù)軌跡控制連續(xù)軌跡控制功能，并具有功能，并具有防爆性能防爆性能。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院16電液伺服驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人所采用的電液轉(zhuǎn)換和電液伺服驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人所采用的電液轉(zhuǎn)換和功率放大元件有功率放大元件有電液伺服閥、電液比例閥電液伺服閥、電液比例閥等。等。電液伺服動(dòng)力機(jī)構(gòu)：電液伺服馬達(dá)、電液伺服液電液伺服動(dòng)力機(jī)構(gòu)：電液伺服馬達(dá)、電液伺服液壓缸、電液步進(jìn)馬達(dá)、電液步進(jìn)液壓缸、液壓回壓缸、電液步進(jìn)馬達(dá)、電液步進(jìn)液壓缸、液壓回轉(zhuǎn)伺服執(zhí)行器等。轉(zhuǎn)伺服執(zhí)行器等。采用電

13、液伺服驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意注意伺服閥的布置伺服閥的布置，以，以使伺服閥與驅(qū)動(dòng)器之間連使伺服閥與驅(qū)動(dòng)器之間連接的管線距離最短接的管線距離最短，以，以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。系統(tǒng)動(dòng)力源壓力以適中為宜系統(tǒng)動(dòng)力源壓力以適中為宜6896891379kPa1379kPa，回，回油管以及油冷卻器必須按一定的尺寸制造，以利油管以及油冷卻器必須按一定的尺寸制造，以利熱量散發(fā)，保護(hù)回路中的部件。熱量散發(fā)，保護(hù)回路中的部件。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院172 2、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多用于：兩位式或有限點(diǎn)位控制的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)多

14、用于：兩位式或有限點(diǎn)位控制的工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人( (如沖壓機(jī)器人如沖壓機(jī)器人) )中；作為裝配機(jī)器人中；作為裝配機(jī)器人的氣動(dòng)夾具；用于點(diǎn)焊等較大型通用機(jī)器人的氣的氣動(dòng)夾具；用于點(diǎn)焊等較大型通用機(jī)器人的氣動(dòng)平衡中。動(dòng)平衡中。機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院18機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖包括空氣壓縮包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、機(jī)、儲(chǔ)氣罐、汽水分離器、汽水分離器、調(diào)壓過(guò)濾器等調(diào)壓過(guò)濾器等由分水濾由分水濾氣器、調(diào)氣器、調(diào)壓器和油壓器和油霧器組成霧器組成包括電磁氣包括電磁氣閥、節(jié)流調(diào)閥、節(jié)流調(diào)速閥和減速速閥和減速壓閥等壓閥等多采用直多采用直線氣缸和線氣缸和擺

15、動(dòng)氣缸擺動(dòng)氣缸2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院193 3、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生利用各種電動(dòng)機(jī)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)器人的各種運(yùn)動(dòng)得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。要求有較大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動(dòng)轉(zhuǎn)要求有較大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時(shí)過(guò)載能力。且具有較大的短時(shí)過(guò)載能力

16、。機(jī)器人末端執(zhí)行器機(jī)器人末端執(zhí)行器( (手爪手爪) )應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動(dòng)機(jī)。能小的電動(dòng)機(jī)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院20電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要要求：對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要要求：1 1）快速性）快速性2 2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大3 3）控制特性的連續(xù)性和直線性）控制特性的連續(xù)性和直線性4 4）調(diào)速范圍寬）調(diào)速范圍寬5 5）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短6 6）可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在）可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受過(guò)載短時(shí)間內(nèi)承受過(guò)載2022-3-20機(jī)電工程學(xué)

17、院21電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)用類型一般可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)用類型一般可分為直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)、交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。在等。在工業(yè)機(jī)器人中，交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、工業(yè)機(jī)器人中，交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(DD)(DD)都采用閉環(huán)控制，常用于位置精都采用閉環(huán)控制，常用于位置精度和速度要求高的機(jī)器人中。度和速度要求高的機(jī)器人中。目前，一般負(fù)載目前，一般負(fù)載1000N1000N以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要是。所采用的關(guān)

18、節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要是ACAC伺伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和DCDC伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)由于采用電子換向，無(wú)換向火花，在由于采用電子換向，無(wú)換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛使用。易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛使用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要適主要適于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于位置和速度精度要求不高于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于位置和速度精度要求不高的環(huán)境。的環(huán)境。機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率范圍機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率范圍般為般為0.10.110kW10kW。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院224.1.4 4.1.4 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器工業(yè)機(jī)器人驅(qū)

19、動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器1 1、工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理、工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理直流電機(jī)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)（驅(qū)動(dòng)（DC motor）止口止口直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)換向器將直流轉(zhuǎn)換向器將直流轉(zhuǎn)換成電樞繞組中換成電樞繞組中的交流，從而使的交流，從而使電樞產(chǎn)生一個(gè)恒電樞產(chǎn)生一個(gè)恒定方向的電磁轉(zhuǎn)定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。矩。T=BILr換向器換向器電刷電刷2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院242 2、工業(yè)機(jī)器人采用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、工業(yè)機(jī)器人采用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器類型包括：直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、同電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器類型包括：直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)

20、動(dòng)器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、直接驅(qū)動(dòng)、特種驅(qū)動(dòng)器。接驅(qū)動(dòng)、特種驅(qū)動(dòng)器。1 1直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器多采用脈寬調(diào)制直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器多采用脈寬調(diào)制(PWM)(PWM)伺服驅(qū)伺服驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端動(dòng)器，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變加在電動(dòng)機(jī)電樞兩端的平均電壓，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。的平均電壓，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 PWM PWM伺服驅(qū)動(dòng)器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好、伺服驅(qū)動(dòng)器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好、響應(yīng)快、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人響應(yīng)快、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中常作為直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器中常作為直流伺服

21、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院252 2同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 同直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，同步式交流伺服電同直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。 同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常采用電流型脈寬調(diào)同步式交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器通常采用電流型脈寬調(diào)制制(PWM)(PWM)三相逆變器和具有電流環(huán)為內(nèi)環(huán)、速度環(huán)為外環(huán)三相逆變器和具有電流環(huán)為內(nèi)環(huán)、速度環(huán)為外環(huán)的多閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相永

22、磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的的多閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的電流控制。根據(jù)其工作原理、驅(qū)動(dòng)電流波形和控制方式的電流控制。根據(jù)其工作原理、驅(qū)動(dòng)電流波形和控制方式的不同，它又可分為兩種伺服系統(tǒng)：不同，它又可分為兩種伺服系統(tǒng)： 1) 1) 矩形波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服系統(tǒng)。矩形波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服系統(tǒng)。 2) 2) 正弦波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服系統(tǒng)。正弦波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服系統(tǒng)。 采用矩形波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)稱為無(wú)刷采用矩形波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)稱為無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)，采用正弦波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服電直流伺服電動(dòng)機(jī)，采用正弦波電流驅(qū)動(dòng)的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)稱為無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)稱為無(wú)刷交流伺服電動(dòng)機(jī)。2022-3-20機(jī)電工程學(xué)院26一般情況下，交流伺服驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)對(duì)其內(nèi)部一般情況下，交流伺服驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)對(duì)其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)以下功能：功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)以下功能： 1) 位置控制方式； 2) 速度控制方式； 3) 轉(zhuǎn)矩控制方式； 4) 位置、速度混合方式； 5) 位置、轉(zhuǎn)矩混合方式； 6) 速度、轉(zhuǎn)矩混合方式； 7)