機(ji)器(qi)人(ren)電(dian)動(dong)伺服驅(qu)動(dong)體系是應用各(ge)類電(dian)動(dong)機(ji)發(fa)生(sheng)的力矩和力，間接(jie)或直(zhi)接(jie)天驅(qu)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)本(ben)體以取得機(ji)器(qi)人(ren)的各(ge)類運動(dong)的執行機(ji)構。

對(dui)工業機(ji)器(qi)人(ren)(ren)樞(shu)紐驅動(dong)(dong)的(de)電動(dong)(dong)機(ji)，要求有最大(da)功率質量(liang)比跟扭矩慣量(liang)比、下(xia)起動(dong)(dong)轉矩、低慣量(liang)跟較廣(guang)闊且滑潤的(de)調(diao)速規(gui)模(mo)。特殊是(shi)像機(ji)器(qi)人(ren)(ren)末尾執(zhi)行(xing)器(qi)(手爪)應采取體積、質量(liang)盡量(liang)小的(de)電動(dong)(dong)機(ji)，特別(bie)是(shi)要求快(kuai)捷相應時，伺(si)(si)服(fu)電動(dong)(dong)機(ji)必需存在較下(xia)的(de)可靠性(xing)跟穩定性(xing)，而且存在較大(da)的(de)短(duan)時過載(zai)才能。這是(shi)伺(si)(si)服(fu)電動(dong)(dong)機(ji)正在工業機(ji)器(qi)人(ren)(ren)中使用的(de)先決條(tiao)件。

一(yi)、機器人(ren)對樞紐驅動機電(dian)的(de)次要(yao)(yao)要(yao)(yao)求

1、快速性

電動(dong)機從(cong)取得指令旌旗(qi)燈號到實現指令所要求(qiu)的事情形態的工夫應(ying)短。相應(ying)指令旌旗(qi)燈號的工夫愈短，電伺(si)服系統的靈(ling)敏性(xing)愈高，快捷(jie)相應(ying)機能愈好，普通(tong)是以伺(si)服電動(dong)機的電機時間常數的巨細(xi)去解釋伺(si)服電動(dong)機快捷(jie)相應(ying)的機能。

2、起動轉矩慣量比大

正在驅動負載(zai)的(de)環境下，要求機器人的(de)伺服電動機的(de)起動轉矩年夜，轉動慣量(liang)小。

3、節制(zhi)特性的連續性跟直線性

跟著節制旌旗(qi)燈號的變(bian)更(geng)，電動機的轉速(su)能接連變(bian)更(geng)，有(you)時借需轉速(su)與(yu)節制旌旗(qi)燈號成正(zheng)比或(huo)近似成正(zheng)比。

4、調速規模寬。

能利(li)用于1：1000～10000的調速規模。

5、體(ti)積小、質量小、軸(zhou)向尺(chi)寸(cun)短(duan)。

6、能禁(jin)受得起苛(ke)刻的運(yun)轉前(qian)提

可停(ting)止(zhi)非常頻仍的正反向跟(gen)減減速運轉(zhuan)，并(bing)能正在(zai)短(duan)時間內(nei)蒙(meng)受過載。

現階段，因為下起(qi)動(dong)(dong)(dong)轉矩(ju)(ju)、年(nian)夜轉矩(ju)(ju)、低慣量(liang)的(de)(de)(de)(de)交、直流伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)正(zheng)在(zai)工業機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人中(zhong)失掉(diao)廣泛(fan)應用，普(pu)(pu)通(tong)負載1000N(相稱100kgf)以下的(de)(de)(de)(de)工業機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人大多(duo)采(cai)(cai)取(qu)(qu)電(dian)(dian)伺服驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)體(ti)系(xi)。所采(cai)(cai)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)樞紐驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)次要是AC伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)，步進電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)跟DC伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。此中(zhong)，交換伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)、直流伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)、間(jian)接驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)(DD)均(jun)采(cai)(cai)取(qu)(qu)地位閉環控(kong)制，普(pu)(pu)通(tong)使用于(yu)高精(jing)(jing)度、高速(su)度的(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)體(ti)系(xi)中(zhong)。步進電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)體(ti)系(xi)多(duo)合用于(yu)對精(jing)(jing)度、速(su)率(lv)要求不高的(de)(de)(de)(de)小型簡(jian)略單純機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人開環體(ti)系(xi)中(zhong)。交換伺服電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)因為采(cai)(cai)取(qu)(qu)電(dian)(dian)子換向，無換向火花(hua)，正(zheng)在(zai)易燃(ran)易爆情況中(zhong)失掉(diao)了普(pu)(pu)遍的(de)(de)(de)(de)利用。機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人樞紐驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)功率(lv)規模普(pu)(pu)通(tong)為0.1～10kW。工業機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)體(ti)系(xi)中(zhong)所采(cai)(cai)取(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)。

兩、機電大抵可細分為以下幾種(zhong)

1、交換伺服電動機

包羅同(tong)步型交(jiao)換伺服電(dian)(dian)動機及反應式步進電(dian)(dian)動機等。

2、直流伺服電動機

包羅(luo)小(xiao)慣量永磁(ci)(ci)直(zhi)(zhi)流(liu)伺服(fu)(fu)(fu)電動機、印制繞組直(zhi)(zhi)流(liu)伺服(fu)(fu)(fu)電動機、年(nian)夜慣量永磁(ci)(ci)直(zhi)(zhi)流(liu)伺服(fu)(fu)(fu)電動機、空心杯電樞直(zhi)(zhi)流(liu)伺服(fu)(fu)(fu)電動機。

3、步進電動機

包羅(luo)永(yong)磁感應步進電動機。

速率(lv)傳(chuan)感器(qi)多采取測(ce)速發電機(ji)(ji)跟扭轉(zhuan)變壓器(qi);地位(wei)傳(chuan)感器(qi)多用光(guang)電碼盤(pan)(pan)跟扭轉(zhuan)變壓器(qi)。近年來，外洋機(ji)(ji)器(qi)人制(zhi)造廠家曾經(jing)正在利用一種散光(guang)電碼盤(pan)(pan)及(ji)扭轉(zhuan)變壓器(qi)功(gong)用為一體的混合式光(guang)電地位(wei)傳(chuan)感器(qi)，伺(si)服(fu)電動(dong)(dong)機(ji)(ji)可(ke)與地位(wei)及(ji)速率(lv)檢測(ce)器(qi)、制(zhi)動(dong)(dong)器(qi)、減(jian)速機(ji)(ji)構(gou)構(gou)成伺(si)服(fu)電動(dong)(dong)機(ji)(ji)驅動(dong)(dong)單位(wei)。

機器人(ren)驅動體系(xi)要(yao)求傳動系(xi)統(tong)空隙小、剛(gang)度(du)年夜、輸出扭矩(ju)下和(he)減速(su)比年夜。

三、常用的減速機構

1、RV減速機構;

2、諧波減速機器;

3、擺線針輪減速機構;

4、行(xing)星齒輪減速(su)機器;

5、無側隙減(jian)速機構;

6、蝸輪減速機構;

7、滾珠絲杠機構;

8、金(jin)屬帶/齒(chi)形(xing)減速機構;

9、球減速機構。

工(gong)業(ye)機器人電動機驅動原(yuan)理如圖所示：

工業機(ji)器人電動伺服系統的普(pu)通布(bu)局為三個閉(bi)環(huan)(huan)控制(zhi)，即電流環(huan)(huan)、速率環(huan)(huan)跟地位環(huan)(huan)。

現階段外(wai)洋許多電動(dong)機生產(chan)廠家(jia)均開辟出與交換伺(si)服(fu)電動(dong)機相適配的驅(qu)動(dong)產(chan)物，用(yong)(yong)戶(hu)依據本(ben)人所需(xu)功用(yong)(yong)側重(zhong)分歧(qi)而取舍(she)分歧(qi)的伺(si)服(fu)節制(zhi)方法，普通(tong)環境(jing)下，交換伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器，可(ke)經由(you)過程對其外(wai)部(bu)功用(yong)(yong)參數(shu)停止人工設定而實現以下功用(yong)(yong)：

1、地位節制方法;

2、速率節制方法;

3、轉矩節制方法;

4、地位(wei)、速(su)率混淆方法(fa);

5、地位(wei)、轉矩混淆方法;

6、速率(lv)、轉矩混(hun)淆方法(fa);

7、轉矩限定;

8、地位誤差過大報(bao)警;

9、速(su)率(lv)PID參數設(she)置;

10、速率(lv)及加速度前饋參數(shu)設置(zhi);

11、零漂賠償參數設置;

12、減減速時間(jian)設(she)置等。

四、驅動器品種

1、直(zhi)流伺服電動機驅動器

直流伺(si)服電動(dong)(dong)機驅動(dong)(dong)器多(duo)采(cai)取脈寬調制(PWM)伺(si)服驅動(dong)(dong)器，經(jing)由過程轉(zhuan)變(bian)脈沖寬度去轉(zhuan)變(bian)減正在電動(dong)(dong)機電樞兩頭(tou)的均勻電壓(ya)，從而(er)轉(zhuan)變(bian)電動(dong)(dong)機的轉(zhuan)速。

PWM伺服驅動(dong)器存在調速(su)規模寬(kuan)、低(di)速(su)特性好、相應快、效率高、過(guo)載才能強等特色(se)，正在工業機器人(ren)中(zhong)常作(zuo)為直流伺服電(dian)動(dong)機驅動(dong)器。

2、同(tong)步式交換伺服電動機驅動器(qi)

同直流(liu)伺(si)服電動(dong)(dong)機驅動(dong)(dong)體系比擬，同步式(shi)交換伺(si)服電動(dong)(dong)機驅動(dong)(dong)器(qi)存(cun)在轉矩(ju)轉動(dong)(dong)慣量比高、無電刷及換向(xiang)火(huo)花等(deng)優點，正在工(gong)業機器(qi)人中失(shi)掉廣泛應用。

同(tong)步式交換伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)平常采取(qu)電(dian)流型脈寬調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(PWM)相(xiang)逆變器(qi)跟存(cun)在電(dian)流環(huan)為內環(huan)、速率環(huan)為外環(huan)的(de)多(duo)閉環(huan)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)體系(xi)，以實(shi)現對三相(xiang)永磁同(tong)步伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)電(dian)流節制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。依(yi)據其事情原理(li)、驅(qu)動(dong)電(dian)流波(bo)形跟節制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方法的(de)分歧，它又可分為兩(liang)種伺(si)服(fu)系(xi)統：

(1)矩(ju)形波(bo)電(dian)流驅動的(de)永(yong)磁交(jiao)換伺服系統。

(2)正(zheng)弦波電流驅動的永磁交換伺(si)服系(xi)統。

采取矩形波電(dian)流(liu)驅動(dong)的(de)永磁(ci)交換(huan)(huan)伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機稱(cheng)為無刷(shua)直流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機，采取正弦(xian)波電(dian)流(liu)驅動(dong)的(de)永磁(ci)交換(huan)(huan)伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機稱(cheng)為無刷(shua)交換(huan)(huan)伺(si)服(fu)電(dian)動(dong)機。

3、步(bu)進電動(dong)機驅(qu)動(dong)器

步進(jin)電(dian)(dian)動(dong)機是將電(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)(chong)旌(jing)旗燈(deng)號變更為響應的角位(wei)(wei)(wei)(wei)移或(huo)(huo)(huo)直線位(wei)(wei)(wei)(wei)移的元件，它的角位(wei)(wei)(wei)(wei)移跟線位(wei)(wei)(wei)(wei)移量與(yu)脈(mo)沖(chong)(chong)數成正(zheng)(zheng)比(bi)。轉速(su)或(huo)(huo)(huo)線速(su)度與(yu)脈(mo)沖(chong)(chong)頻(pin)次(ci)成正(zheng)(zheng)比(bi)。正(zheng)(zheng)在負(fu)載才能的規模(mo)(mo)內(nei)，這些關聯沒有(you)果電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)、負(fu)載巨細(xi)、情況前提的顛(dian)簸而變更，偏差(cha)沒有(you)長(chang)時間堆(dui)集(ji)，步進(jin)電(dian)(dian)動(dong)機驅動(dong)體系(xi)可以正(zheng)(zheng)在較寬的規模(mo)(mo)內(nei)，經由過程(cheng)轉變脈(mo)沖(chong)(chong)頻(pin)次(ci)去調速(su)，實現快捷起動(dong)、正(zheng)(zheng)反轉制動(dong)。作為一種開環數字控制系(xi)統，正(zheng)(zheng)在小型機器(qi)人(ren)中失掉(diao)較普(pu)遍的使用。但因為其存在過載能力差(cha)、調速(su)規模(mo)(mo)絕對(dui)較小、低(di)速(su)運(yun)動(dong)有(you)脈(mo)動(dong)、沒有(you)均衡等缺陷，普(pu)通只(zhi)使用于(yu)小型或(huo)(huo)(huo)簡易型機器(qi)人(ren)中。

4、間接驅動

所(suo)謂間接驅動(dong)(DD)體(ti)系(xi)，就是電動(dong)機(ji)與其(qi)所(suo)驅動(dong)的負載間接耦合正在一路，中(zhong)央沒有存(cun)在任何減(jian)速機(ji)構(gou)。

同傳統的(de)電動機(ji)伺(si)服驅(qu)動比擬，DD驅(qu)動削減(jian)(jian)(jian)了(le)減(jian)(jian)(jian)速(su)機(ji)構，從(cong)而(er)削減(jian)(jian)(jian)了(le)體(ti)系傳動進程中(zhong)減(jian)(jian)(jian)速(su)機(ji)構所發生的(de)空隙跟松動，極大地提高(gao)了(le)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)精(jing)度，同時也(ye)削減(jian)(jian)(jian)了(le)因為減(jian)(jian)(jian)速(su)機(ji)構的(de)摩擦及傳遞(di)轉矩脈動所形成(cheng)的(de)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)控制精(jing)度降低。而(er)DD驅(qu)動因為存在上述(shu)優點，以是(shi)機(ji)器(qi)(qi)剛性好(hao)，可(ke)以高(gao)速(su)高(gao)精(jing)度舉(ju)措，且存在部件(jian)少(shao)、布局(ju)簡略(lve)、簡單維修、可(ke)靠性初等特色，正(zheng)在高(gao)精(jing)度、高(gao)速(su)工業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)使用中(zhong)愈來(lai)愈惹(re)起人(ren)(ren)們的(de)正(zheng)視。

作為DD驅動技巧(qiao)的關(guan)鍵(jian)環節(jie)是DD電動機及其(qi)驅動器(qi)。它(ta)應存在以下特性：

(1)輸出(chu)轉(zhuan)矩年夜：為傳統驅動方法中伺服電動機輸出(chu)轉(zhuan)矩的50～100倍(bei)。

(2)轉(zhuan)矩(ju)脈動小：DD電動機的轉(zhuan)矩(ju)脈動可抑制正在(zai)輸出轉(zhuan)矩(ju)的5%～10%之內(nei)。

(3)服從：與采取(qu)公道(dao)阻抗(kang)匹配(pei)的(de)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(傳統驅(qu)動(dong)方(fang)法下)比擬，DD電(dian)(dian)動(dong)機(ji)是正在功率轉換(huan)較(jiao)差的(de)利(li)用前提下事情的(de)。是以，負載越(yue)大，越(yue)偏向于選用較(jiao)大的(de)電(dian)(dian)動(dong)機(ji)。

現階段，DD電(dian)動機次要分為變磁阻型(xing)跟變磁阻混(hun)合型(xing)，有以下兩種布局型(xing)式：

(1)單(dan)定子(zi)布局變磁阻(zu)型DD電動機;

(2)中(zhong)心(xin)定子型布(bu)局的變磁(ci)阻混(hun)合型DD電動機。

5、特種驅動器

(1)壓電驅動器

眾所(suo)周知(zhi)，應(ying)用壓(ya)電元件(jian)的電或(huo)電致伸縮景(jing)象(xiang)已(yi)制(zhi)造出(chu)應(ying)變式加速度傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)跟超聲波傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，壓(ya)電驅(qu)動器(qi)(qi)(qi)應(ying)用電場能把幾(ji)微(wei)米(mi)(mi)到幾(ji)百微(wei)米(mi)(mi)的位移節(jie)制(zhi)正在(zai)高于(yu)微(wei)米(mi)(mi)級年夜(ye)的力，以是壓(ya)電驅(qu)動器(qi)(qi)(qi)普通用于(yu)特別用途(tu)的微(wei)型機(ji)器(qi)(qi)(qi)人(ren)體系中(zhong)。

(2)超聲波電動機

(3)真空電動機

用于超干(gan)凈情況下(xia)事情的真空機(ji)器(qi)人，例如用于搬運半(ban)導體硅片的超真空機(ji)器(qi)人等。