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庫卡機器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)

2020-02-13 11:04:33

庫卡機器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)

工業(yè)機器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電動機產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動工業(yè)機器人本體以獲得工業(yè)機器人的各種運動的執(zhí)行機構(gòu)。

　　對工業(yè)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動的電動機，要求有*大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像工業(yè)機器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機，尤其是要求快速響應(yīng)時，伺服電動機必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時過載能力。這是伺服電動機在工業(yè)機器人中應(yīng)用的先決條件。

　　工業(yè)機器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的主要要求規(guī)納如下：

　　1）快速性。電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號的時間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好，一般是以伺服電動機的機電時間常數(shù)的大小來說明伺服電動機快速響應(yīng)的性能。

　　2）起動轉(zhuǎn)矩慣量比大。在驅(qū)動負載的情況下，要求工業(yè)機器人的伺服電動機的起動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動慣量小。

　　3）控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。

　　4）調(diào)速范圍寬。能使用于1：1000～10000的調(diào)速范圍。

　　5）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。

　　6）能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時間內(nèi)承受過載。

　　目前，由于高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業(yè)機器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負載1000N（相當(dāng)100kgf）以下的工業(yè)機器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機主要是AC伺服電動機，步進電動機和DC伺服電動機。其中，交流伺服電動機、直流伺服電動機、直接驅(qū)動電動機（DD）均采用位置閉環(huán)控制，一般應(yīng)用于高精度、高速度的機器人驅(qū)動系統(tǒng)中。步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)多適用于對精度、速度要求不高的小型簡易工業(yè)機器人開環(huán)系統(tǒng)中。交流伺服電動機由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛的使用。工業(yè)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機的功率范圍一般為0.1～10kW。工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)中所采用的電動機，大致可細分為以下幾種：

　?。?）交流伺服電動機包括同步型交流伺服電動機及反應(yīng)式步進電動機等。

　　（2）直流伺服電動機包括小慣量永磁直流伺服電動機、印制繞組直流伺服電動機、大慣量永磁直流伺服電動機、空心杯電樞直流伺服電動機。

　?。?）步進電動機包括永磁感應(yīng)步進電動機。

　　速度傳感器多采用測速發(fā)電機和旋轉(zhuǎn)變壓器；位置傳感器多用光電碼盤和旋轉(zhuǎn)變壓器。近年來，國外工業(yè)機器人制造廠家已經(jīng)在使用一種集光電碼盤及旋轉(zhuǎn)變壓器功能為一體的混合式光電位置傳感器，伺服電動機可與位置及速度檢測器、制動器、減速機構(gòu)組成伺服電動機驅(qū)動單元。

　　工業(yè)機器人驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大，常用的減速機構(gòu)有：

　　1）RV減速機構(gòu)；

　　2）諧波減速機械；

　　3）擺線針輪減速機構(gòu)；

　　4）行星齒輪減速機械；

　　5）無側(cè)隙減速機構(gòu)；

　　6）蝸輪減速機構(gòu)；

　　7）滾珠絲杠機構(gòu)；

　　8）金屬帶／齒形減速機構(gòu)；

　　9）球減速機構(gòu)。

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