机电一体化驱动系统.pptVIP

电机选择实例 5-DOF串联手臂 肩回转 肩俯仰 肘俯仰 腕俯仰 大臂 小臂 肘 肩 腕 腕回转 力传感器 手指 电机 带轮 夹持器 隔离病房护理机器人 结束语 谢谢大家！ Thank you for your attention! 结束语 传动比：10～30。电机转矩：30/(10～30)=1～3mNm 。转子惯量：108/(100～900)/ (3～10)=0.012～0.36gcm2 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 驱动元件的选择 驱动元件的分类 三种驱动方式的特点比较 几种常用电机的工作原理 伺服电机的选择 步进电机的选择 驱动元件的种类 步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机 液压油缸 驱动元件 与执行机构相连接、给执行机构提供动力的部件，并控制执行机构启动、停止和换向。 常见的机电一体化系统的驱动元件：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、汽缸、油缸、液压马达。 滑台汽缸 驱动方式特点比较 电动式： 优点：无需单独提供动力源、清洁、易与控制器连接 缺点：过载能力差，机械卡住时容易烧毁电机，易受电磁干扰 电动式驱动适用最为广泛 液动式： 优点：输出功率大、动作平稳、可实现大加速度 缺点：对液压油要求严格、密封要求高、泄露后将造成污染 适于大负载、超大负载作业，如工程机械、冲床、拉床 气动式： 优点：成本低、响应快 缺点：冲击大、噪音大、不能实现过程控制 适于不精确的点位控制及电磁干扰强的环境 电机选择的匹配问题 功率匹配 转矩匹配： 电机的额定转矩要满足负载拖动的要求（忽略传动系统的惯量时）， 电机选择通用原则 速度匹配： 电机的额定转速要满足执行器速度指标要求。 惯量匹配： 负载及传动系统折算到电机轴上惯量与电机转子惯量的比值要满足一定范围（3—10）。 比值过小：电机拖动自身转子消耗的能量过多，能量利用率低；一般而言，惯量越大的电机价格也越高；增大其前一关节电机的负荷。 比值过大：负载惯量在系统总惯量中的比例过大，加大了负载波动对系统惯量的影响，使系统鲁棒性降低。 化学发光免疫分析仪系统示意图 化学发光分析仪 电机选择 电机选择的匹配问题 电机选择 直流微电机经减速箱减速后带动齿轮旋转，再带动齿条沿导向座孔竖直方向上下运动，如图所示。齿条质量为100g，齿条工作速度为0.314m/s，要求启动时间不大于0.157s，齿轮分度圆直径20mm，转动惯量为8g.cm2 。齿轮与齿条在分度圆处啮合。由于两导向座孔不同心，使得导向座对齿条产生竖直方向摩擦力为1.8N。已知直流微电机的最佳工作转速为3000～9000转每分。1、确定减速箱减速比的合理范围。2、确定直流微电机的额定转矩合理范围。3、确定直流微电机转子转动惯量的合理范围（忽略减速箱中运动部件的转动惯量及齿轮的惯性转矩）。 一、直流电机 基本结构 直流电机主要由定子（固定部分）和转子（转动部分）两大部分组成。定子的作用是用来产生磁场和作电机的机械支撑。转子用来输出运动，进而实现能量转换。 直流电机结构简图 主磁极 机座 电机基本原理 一、直流电机 基本公式 电机基本原理 U:转子端电压 Ea: 感生电动势 直流伺服电机选择 直流伺服电机： 额定电压： 定子绕组的供电电压，电压越大，转矩越大。 额定转速、额定转矩（最大连续转矩）、转子惯量 满足相应匹配要求 堵转转矩、绕组热时间常数 最大轴向载荷、最大径向载荷 最高允许转速 通常与编码器一起购买，厂家直接装配好 二、交流电机 同步电动机工作原理： 1）定子形成旋转磁场 2）转子为磁铁（或永磁铁、或励磁） 原理：一个磁铁拉着另一个磁铁旋转； 特点：磁极转动的角速度总是等于外部磁铁旋转的角速度（同步），但可以有角度差。 交流电机工作原理的两个实验模型 同步电动机原理模拟装置 电机基本原理 定子 转子 二、交流电机 异步电动机原理模拟装置 异步（笼型）电动机工作原理： 1）定子形成旋转磁场 （同同步电机） 2）转子为“鼠笼”：笼型导体的圆柱形软磁铁心构成。 只有在转子转速不等于磁场转 速的情况下（异步），当外部磁场旋转时，其磁力线才能切割转子导条，并因而在导条中产生感应电动势及感生电流；感生电流进而受到安培力的作用，转子才能旋转。正是因为两者转速有差异才能工作，所以这种电机称为“异步”电机。 电机基本原理 定子 转子 交流伺服电机选择 交流伺服电机： 额定电压： 定子绕组的供电电压， 200V级和100V级。 额定转矩、转子惯量 满足相应匹配要求 堵转转矩、绕组热时间常数 最大轴向载荷、最大径向载荷 有无断电制动要求 额定功率：目前国内容易买到的最小为30W 通常与编码器一起购买，厂家直接装配好 三、步