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机器人电动伺服驱动体系是应用各类电动机发生的力矩和力，间接或直接天驱动机器人本体以取得机器人的各类运动的执行机构。

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对工业机器人枢纽驱动的电动机，要求有最大功率质量比跟扭矩惯量比、下起动转矩、低惯量跟较广阔且滑润的调速规模。特殊是像机器人末尾执行器应采取体积、质量尽量小的电动机，特别是要求快捷相应时，伺服电动机必需存在较下的可靠性跟稳定性，而且存在较大的短时过载才能。这是伺服电动机正在工业机器人中使用的先决条件。一、机器人对枢纽驱动机电的次要要求规纳以下1．快速性电动机从取得指令旌旗灯号到实现指令所要求的事情形态的工夫应短。相应指令旌旗灯号的工夫愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快捷相应机能愈好，普通是以伺服电动机的电机时间常数的巨细去解释伺服电动机快捷相应的机能。2．起动转矩惯量比大正在驱动负载的环境下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩年夜，转动惯量小。3．节制特性的连续性跟直线性，跟着节制旌旗灯号的变更，电动机的转速能接连变更，有时借需转速与节制旌旗灯号成正比或近似成正比。4．调速规模宽。能利用于1：1000～10000的调速规模。5．体积小、质量小、轴向尺寸短。6．能禁受得起苛刻的运转前提，可停止非常频仍的正反向跟减减速运转，并能正在短时间内蒙受过载。现阶段，因为下起动转矩、年夜转矩、低惯量的交、直流伺服电动机正在工业机器人中失掉广泛应用，普通负载1000N以下的工业机器人大多采取电伺服驱动体系。所采取的枢纽驱动电动机次要是AC伺服电动机，步进电动机跟DC伺服电动机。此中，交换伺服电动机、直流伺服电动机、间接驱动电动机均采取地位闭环控制，普通使用于高精度、高速度的机器人驱动体系中。步进电动机驱动体系多合用于对精度、速率要求不高的小型简略单纯机器人开环体系中。交换伺服电动机因为采取电子换向，无换向火花，正在易燃易爆情况中失掉了普遍的利用。机器人枢纽驱动电动机的功率规模普通为0.1～10kW。工业机器人驱动体系中所采取的电动机。两、机电大抵可细分为以下几种：1．交换伺服电动机包罗同步型交换伺服电动机及反应式步进电动机等。2．直流伺服电动机包罗小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、年夜惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。3．步进电动机包罗永磁感应步进电动机。速率传感器多采取测速发电机跟扭转变压器；地位传感器多用光电码盘跟扭转变压器。近年来，外洋机器人制造厂家曾经正在利用一种散光电码盘及扭转变压器功用为一体的混合式光电地位传感器，伺服电动机可与地位及速率检测器、制动器、减速机构构成伺服电动机驱动单位。机器人驱动体系要求传动系统空隙小、刚度年夜、输出扭矩下和减速比年夜。三、常用的减速机构1．RV减速机构；2．谐波减速机器；3．摆线针轮减速机构；4．行星齿轮减速机器；5．无侧隙减速机构；6．蜗轮减速机构；7．滚珠丝杠机构；8．金属带／齿形减速机构；9．球减速机构。工业机器人电动机驱动原理如图1所示。

工业机器人电动伺服系统的普通布局为三个闭环控制，即电流环、速率环跟地位环。现阶段外洋许多电动机生产厂家均开辟出与交换伺服电动机相适配的驱动产物，用户依据本人所需功用侧重分歧而取舍分歧的伺服节制方法，普通环境下，交换伺服驱动器，可经由过程对其外部功用参数停止人工设定而实现以下功用：1．地位节制方法；2．速率节制方法；3．转矩节制方法；4．地位、速率混淆方法；5．地位、转矩混淆方法；6．速率、转矩混淆方法；7．转矩限定；8．地位误差过大报警；9．速率PID参数设置；10．速率及加速度前馈参数设置；11．零漂赔偿参数设置；12．减减速时间设置等。

四、驱动器品种

1．直流伺服电动机驱动器

直流伺服电动机驱动器多采取脉宽调制伺服驱动器，经由过程转变脉冲宽度去转变减正在电动机电枢两头的均匀电压，从而转变电动机的转速。

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PWM伺服驱动器存在调速规模宽、低速特性好、相应快、效率高、过载才能强等特色，正在工业机器人中常作为直流伺服电动机驱动器。

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2．同步式交换伺服电动机驱动器

同直流伺服电动机驱动体系比拟，同步式交换伺服电动机驱动器存在转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点，正在工业机器人中失掉广泛应用。

同步式交换伺服电动机驱动器平常采取电流型脉宽调制相逆变器跟存在电流环为内环、速率环为外环的多闭环控制体系，以实现对三相永磁同步伺服电动机的电流节制。依据其事情原理、驱动电流波形跟节制方法的分歧，它又可分为两种伺服系统：

矩形波电流驱动的永磁交换伺服系统。

正弦波电流驱动的永磁交换伺服系统。

采取矩形波电流驱动的永磁交换伺服电动机称为无刷直流伺服电动机，采取正弦波电流驱动的永磁交换伺服电动机称为无刷交换伺服电动机。

3．步进电动机驱动器

步进电动机是将电脉冲旌旗灯号变更为响应的角位移或直线位移的元件，它的角位移跟线位移量与脉冲数成正比。转速或线速度与脉冲频次成正比。正在负载才能的规模内，这些关联没有果电源电压、负载巨细、情况前提的颠簸而变更，偏差没有长时间堆集，步进电动机驱动体系可以正在较宽的规模内，经由过程转变脉冲频次去调速，实现快捷起动、正反转制动。作为一种开环数字控制系统，正在小型机器人中失掉较普遍的使用。但因为其存在过载能力差、调速规模绝对较小、低速运动有脉动、没有均衡等缺陷，普通只使用于小型或简易型机器人中。

步进电动机所用的驱动器，次要包罗脉冲发生器、环形分配器跟功率放大等多少大部分，其原理框图如图2所示。

4．间接驱动

所谓间接驱动体系，就是电动机与其所驱动的负载间接耦合正在一路，中央没有存在任何减速机构。

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同传统的电动机伺服驱动比拟，DD驱动削减了减速机构，从而削减了体系传动进程中减速机构所发生的空隙跟松动，极大地提高了机器人的精度，同时也削减了因为减速机构的摩擦及传递转矩脉动所形成的机器人控制精度降低。而DD驱动因为存在上述优点，以是机器刚性好，可以高速高精度举措，且存在部件少、布局简略、简单维修、可靠性初等特色，正在高精度、高速工业机器人使用中愈来愈惹起人们的正视。

作为DD驱动技巧的关键环节是DD电动机及其驱动器。它应存在以下特性：

输出转矩年夜：为传统驱动方法中伺服电动机输出转矩的50～100倍。

转矩脉动小：DD电动机的转矩脉动可抑制正在输出转矩的5％～10％之内。

服从：与采取公道阻抗匹配的电动机比拟，DD电动机是正在功率转换较差的利用前提下事情的。是以，负载越大，越偏向于选用较大的电动机。

现阶段，DD电动机次要分为变磁阻型跟变磁阻混合型，有以下两种布局型式：

单定子布局变磁阻型DD电动机；

中心定子型布局的变磁阻混合型DD电动机。

5．特种驱动器

压电驱动器。

众所周知，应用压电元件的电或电致伸缩景象已制造出应变式加速度传感器跟超声波传感器，压电驱动器应用电场能把几微米到几百微米的位移节制正在高于微米级年夜的力，以是压电驱动器普通用于特别用途的微型机器人体系中。

超声波电动机。

真空电动机。

用于超干净情况下事情的真空机器人，例如用于搬运半导体硅片的超真空机器人等。

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