工业机器人驱动方法和应用课件.ppt

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1、工业机器人驱动方法和应用工业机器人驱动方法液压驱动气压驱动直流电机驱动交流电机驱动步进电机驱动超声波电机驱动液压驱动把油压泵产生的工作油的压力能．转变成机械能的装置称为液压执行器。在驱功液压执行器时，作为外围设备，包括：(1)形成液压的液压泵；(2)供给工作油的导管；(3)控制工作油流动的液压控制阀；(4)控制控制阀的控制回路，根据液压执行器输出量的形式的不同，大致可以把它们区分为作直线运动的油压缸和作旋转运动的油压马达。液压驱动系统功率——重量比高，低速时出力大（无论直线驱动还是旋转驱动）,适合微处理器及电子控制，可用

2、于极端恶劣的外部环境。由于液压系统中存在不可避免的泄漏、噪声和低速不稳定等问题，以及功率单元非常笨重和昂贵，目前已不多使用它们。现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。气压驱动气压驱动器在原理上与液压驱动器相同；由于气动装置的工作压强低，和液压系统相比，功率——重量比低得多；由于空气的可压缩性，在负载作用下会压缩和变形，控制气缸的精确位置很难。因此气动装置通常仅用于插入操作或1/2自由度关节上；结构简单，安

3、全可靠，价格便宜；液压驱动与气压驱动之对比液压驱动适于搬运较重的物体不适于高速移动适于确定高精度位置气压驱动适于搬运较轻的物体适于高速移动不适于确定高精度位置直流电机驱动1.直流电机工作原理左手定则直流电动机通过换向器将直流转换成电枢绕组中的交流，从而使电枢产生一个恒定方向的电磁转矩。T=BILr换向器电刷2.矩频特性曲线：电流控制曲线和电压控制曲线。3.直流电机的控制方式改变电压或电流控制转速和转距。其中，KE为电动势常数，KT为转矩常数。脉冲宽度调制PWM是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进行控制，将

4、直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电机的电枢两端，通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变电枢两端的平均电压达到调节电机转速的目的。优点：调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好（启动转矩大，启动电流小），运行平稳，转矩和转速容易控制。4.直流电机的特点书籍是进步的阶梯缺点：换相器需经常维护，电刷极易磨损，必须经常更换，噪音比交流电机大。交流电机驱动1.工作原理ACservomotor2.矩频特性曲线同步电机：定子是永磁体，所谓同步是指转子速度与定子磁场速度相同。异步电机：转子和定子上都有绕组，所谓异步是指转子磁

5、场和定子间存在速度差（不是角度差）。同步电机的特点：体积小。用途：要求响应速度快的中等速度以下的工业机器人；机床领域。伺服电机的精度由编码器的精度决定。3.交流电机的特点4.交流电机的控制方式改变定子绕组上的电压或频率，即电压控制或频率控制方式。特点：无电刷和换向器，无产生火花的危险；比直流电机的驱动电路复杂、价格高。异步电机的特点：转子惯量很小，响应速度很快。用途：中等功率以上的伺服系统。步进电机驱动步进电机驱动系统主要用于开环位置控制系统。优点：控制较容易，维修也较方便，而且控制为全数字化。缺点：由于开环控制，所以精

6、度不高。步进电机有三种：永磁式PM（permanentmagnet）；反应式（也称可变磁阻式）VR（variablereluctance），在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式HB（hybrid），混合式是指混合了永磁式和反应式的优点，混合式步进电机的应用最为广泛。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。简单说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速

7、度，从而达到调速的目的。1.工作原理PM式步进电机转子是永磁体，定子是绕组，在定子电磁铁和转子永磁体之间的排斥力和吸引力的作用下转动，步距角一般为7.5o~90o。VR式步进电机用齿轮状的铁心作转子，定子是电磁铁。在定子磁场中，转子始终转向磁阻最小的位置。步距角一般为0.9o~15o。HB式步进电机是PM式和VR式的复合形式。在永磁体转子和电磁铁定子的表面上加工出许多轴向齿槽，产生转矩的原理与PM式相同，转子和定子的形状与VR式相似，步距角一般为0.9o~15o。2.运行矩频特性3.步进电机驱动的特点控制系统简单可靠，成

8、本低；控制精度受步距角限制，高负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行现象。起动曲线运行曲线在这个输出转矩区间，步进电机启动时的输入脉冲频率必须缓慢增加1、实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的