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机械手机器人电动驱动系统是怎样的?

发表时间:2016-06-23
导读:机器人的驱动系统电机的选择要根据机器人的用途、功能、结构特点,结合各类电机自身的特点、性能、结构特点以及性能价格比等综合考虑进行。根据机器人各运动轴所计算的、要求电机的转速、负载额定力矩、加减速特性、额定功率、加速功率等参数选择电机型号。

伽达机械手讯:机械手机器人电动驱动系统是怎样的?

这些年来,针对机器人,数控机床等自动机械而开发的各种类型的伺服电动机及伺服驱动器的大量出现,为机器人驱动系统的更新创造了条件。

由于高起动力矩、大转矩低惯量的交、直流电机在机器人中的应用,因此一般情况下,负重在100kg以下的工业机器人大多数采用电动驱动系统。其驱动原理方块图如下所示:

在机器人驱动系统中应用的电动机大致可分为如下类型:小惯量永磁直流伺服电动机,有刷绕组永磁直流伺服电动机,大惯量永磁直流伺服电动机(力矩电机),反应式步进电机,同步式交流伺服电动机,异步式交流伺服电动机。 
速度传感器多数用的是测速发电机,位置传感器多数用光电编码器。

伺服电动机可与测速发电机、光电编码器、制动器、减速器相结合,实现部分组合、由几种组合或全部组合,形成伺服电动机驱动单元。

为了提高机器人的传动精度,国外近几年开发了直接驱动电动机,并将多级旋转变压器组合在一起,这种旋转变压器每转可达40-60万个脉冲,这种直接驱动的电机(DD驱动电机)在快速高精度定位的装配机器人中已经得到应用。 

1.机器人驱动系统电机的选择

机器人的驱动系统电机的选择要根据机器人的用途、功能、结构特点,结合各类电机自身的特点、性能、结构特点以及性能价格比等综合考虑进行。根据机器人各运动轴所计算的、要求电机的转速、负载额定力矩、加减速特性、额定功率、加速功率等参数选择电机型号。

有关各类驱动电动机主要特性、额定功率、加速功率等参数选择电机型号。有关各类驱动电动机主要特点及性能、结构特点、用途及使用范围、适用的驱动器见表2-1: 

名 
称 主要特点及性能 
结构特点 
用途及使用范围 驱动器 小惯量直流永磁伺服电动机 电机的惯量小,理论加速度大,快速反应性好,低速性好,调速比可达1:10e4范围,但低速输出力矩不大,  转子直径小,惯量小 适用于对快速性要求严格而负载力矩不大的场合 
直流PWM伺服驱动器SCR变压驱动器 有刷绕组永磁直流伺服电动机 转动惯量小,快速响应性能好;转子无铁损,效率高;换向性能好,寿命长;负载波动对转速影响小,输出力矩平稳。 

无铁心,具有轴向平面间隙 
可频繁起制动、正反转工作,响应迅速,适用于机器人,数控等 
直流PWM伺服驱动器,SCR变压驱动器 大惯量永磁直流伺服电
输出力矩大,转矩波动小,机械特性硬度大,可以长时间工作在堵转条件下 又称力矩电机,其转子较粗 
适用于驱动力矩较大的场合,因可不用齿轮传动,消除了
直流PWM伺服驱动器,SCR变压驱动机 
齿轮间隙 动器 
  
表2-1续表 
反应步进电机 
将电脉冲信号直接转换成转角,转角与脉冲数成正比,输出力矩也较大 
电机转子无转租,由永磁体构成转子磁极 
用于数字系
统中作为执行元
件,如数控机床、
机器人;开环控
制 
直流
PWM伺服
驱动器SCR
变压驱动器 
同步交流伺服电动机 转速与定子绕组所建立的
旋转磁场严格同步;从低度到
高速,定子绕组可通过大电流,
故起、制动转矩不降低,可频
繁起、制动 
转子由永
久磁铁做成,
定子有三相,
转子比较细 
主要用于中小容量的伺服驱动系统中,如数控、机器人等系统中 
交流PWM变频调速器 
异步交流伺服电动机 
转速永远低于定子绕组所建立的旋转磁场,机构简单,容量大,价格低 
定子由对称三相绕组组成,  
用于数控机床主轴等容量大的场合 
交流PWM变频调速器

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