机器人驱动系统.ppt

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1、第4章机器人的驱动系统4.1机器人的驱动方式4.2液压驱动系统4.3气压驱动系统4.4电气驱动系统4.5新型驱动器4.1机器人的驱动方式4.1.1概述优点:1）液压容易达到较高的单位面积压力（常用油压为25～63kg/cm2),体积较小，可以获得较大的推力或转矩。2）液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度。3）液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制。4）液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。不足之处:1）油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃烧爆炸等危险。2）液体的泄漏

2、难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高。3）需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则会引起故障。应用:液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型机器人关节的驱动液压驱动的特点及应用优点:1）以空气为工作介质，不仅易于取得，而且用后可直接排入大气，处理方便，也不污染环境。2）因空气的粘度很小（约为油的万分之一），在管道中流动时的能量损失很小，因而便于集中供气和远距离输送，气动动作迅速，调节方便，维护简单，不存在介质变质及补充等问题。3）工作环境适应性好，无论在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，

3、还是在食品加工、轻工、纺织、印刷、精密检测等高净化、无污染场合，都具有良好的适应性，且工作安全可靠，过载时能自动保护。4）气动元件结构简单，成本低，寿命长，易于实现标准化、系列化和通用化。不足之处:1）由于空气具有较大的可压缩性，因而运动平稳性较差。2）因工作压力低（一般为0.3～1MPa），不易获得较大的输出力或力矩。3）有较大的排气噪声。4）由于湿空气在一定的温度和压力条件下能在气动系统的局部管道和气动元件中凝结成水滴，促使气动管道和气动元件腐蚀和生锈，导致气动系统工作失灵。应用:多用于开关控制和顺序控制的机器人中。气动驱动的特点及应用优点:电气驱动是利

4、用各种电动机产生力和力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，从而获得机器人的位置、速度和加速度。因省去中间的能量转换过程，因此比液压和气压驱动的效率高，且具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低等优点。应用最广泛。分类特点:1）普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型机器人。伺服电动机和步进电动机输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。2）交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。功率在1KW以下的

5、机器人多采用电机驱动。应用:电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电机性能也逐渐提高。所以总的看来，目前机器人关节驱动逐渐为电动式所代替。电气驱动的特点及应用液压驱动气动驱动电动驱动输出功率很大，压力范围为50～140N/cm2大，压力范围为48～60N/cm2，最大可达100N/cm2较大控制性能利用液体的不可压缩性，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速、高精度的连续轨迹控制控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制

6、系统复杂响应速度很高较高很高结构性能及体积结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较大结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪声低，电动机一般需配置减速装置，除DD电动机外，难以直接驱动，结构紧凑，无密封问题液压驱动气动驱动电动驱动安全性防爆性能较好，用液压油作传动介质，在一定条件下有火灾危险防爆性能好，高于1000kPa(10个大气压)时应注意设备的抗压性设备自身无爆炸和火灾危险，直流有刷电动机换向时有火花，对

7、环境的防爆性能较差对环境的影响液压系统易漏油，对环境有污染排气时有噪声无在工业机器人中应用范围适用于重载、低速驱动，电液伺服系统适用于喷涂机器人、点焊机器人和托运机器人适用于中小负载驱动、精度要求较低的有限点位程序控制机器人，如冲压机器人本体的气动平衡及装配机器人气动夹具适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机器人，如AC伺服喷涂机器人、点焊机器人、弧焊机器人、装配机器人等效率与成本效率中等（0.3～0.6）；液压元件成本较高效率低（0.15～0.2）气源方便，结构简单，成本低效率较高（0.5左右）成本高维修及使用方便，但油液对

8、环境温度有一定要求方便较复杂几种驱动方式的比较4.1