(1.12)--4.1驱动系统机器人概论.pptVIP

*4.1驱动系统123要使机器人运行起来,?需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置,?这就是驱动系统。驱动系统既可以是液压传动、气动传动、电动传动,?或者把它们结合起来应用的综合系统;?又可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。电气驱动系统在工业机器人中应用得较普遍，可分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种驱动形式。早期多采用步进电动机驱动，后来发展了直流伺服电动机，现在交流伺服电动机驱动也逐渐得到应用。上述驱动单元有的用于直接驱动机构运动：有的通过谐波减速器减速后驱动机构运动，其结构简单紧凑。液压驱动系统运动平稳，且负载能力大，对于重载搬运和零件加工的机器人，采用液压驱动比较合理。但液压驱动存在管道复杂、清洁困难等缺点，因此限制了它在装配作业中的应用。气压驱动机器人结构简单、动作迅速、价格低廉，但由于空气具有可压缩性，其工作速度的稳定性较差。但是，空气的可压缩性可使手爪在抓取或卡紧物体时的顺应性提高，防止受力过大而造成被抓物体或手爪本身的破坏。气压系统的压力一般为0.7MPa，因而抓取力小，只有几十牛到几百牛大小。驱动系统4.1驱动系统工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、末端操作器三大件组成,每一大件都有若干自由度,?构成一个多自由度的机械系统。若基座具备行走机构,?则构成行走机器人;?若基座不具备行走及腰转机构,?则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件,?它可以是二手指或多手指的手爪,?也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。机械系统*4.1驱动系统感知系统由内部传感器和外部传感器组成，其作用是获取机器人内部和外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制系统提供反馈信息。外部状态传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度和接触情况等，用于引导机器人，便于其识别物体并做出相应处理。外部传感器可使机器人以灵活的方式对它所处的环境做出反应，赋予机器人一定的智能。该部分的作用相当于人的五官。感知系统*4.1驱动系统该系统归纳起来分为两大类:?指令给定装置和信息显示装置。人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如,?计算机的标准终端,?指令控制台,?信息显示板,?危险信号报警器等。人机交互系统*4.1驱动系统控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征,?则为开环控制系统;若具备信息反馈特征,?则为闭环控制系统。根据控制原理,控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式,控制系统可分为点位控制和轨迹控制。01020304*4.1驱动系统*驱动系统即驱动器，是机器人的动力系统。驱动器相当于机器人的心血管系统，一般由驱动装置和传动机构两部分组成。驱动器可以将电能、液压能、气压转换为机器人动力，并且通过联轴器、关节轴等部件带动连杆动作。按驱动方式的不同，驱动装置可以分成电动、液动和气动三种类型。电动驱动系统利用电动机产生的力和力矩驱动机器人执行各种动作，具有能源简单、速度范围大、效率高、精度高等优点。通常情况下，电动驱动系统与减速装置共同作用驱动机器人动作。常见电动驱动器包括直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机等。4.1驱动系统*液压驱动系统通过对液体施加压力来驱动机器人动作，具有推力大、体积小，调速方便等优点，但是存在成本高、不易维修等问题，常用于特大功率的机器人系统。气动驱动系统是指空气被压缩时，将气缸、马达或者其他装置中所存储的能量转化为机械能，进而驱动机器人动作。气动驱动具有结构简单、响应快、清洁等优点，但是存在功率小、噪音大、速度不易控制等缺点，多用于对控制精度要求较低的情况。4.1驱动系统*工业机器人对关节驱动电动机的要求（1）快速性。（2）起动转矩惯量比大。（3）控制特性的连续性和直线性。（4）调速范围宽。（5）体积小、重量小、轴向尺寸短。（6）能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正、反向和加、减速运行，并能在短时间内承受过载。4.1驱动系统*工业机器人驱动所采用的电动机机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机可细分为以下几种：（1）交流伺服电动机。（2）直流伺服电动机。（3）步进电动机。