工业机器人的驱动方式

1、工业机器人的驱动方式主讲周兰驱动装置的分类机器人驱动分为液压、气动和电动 三种形式。些.1 液压驱动：分类:从运动形式来分分为直线驱动如直线运动液压缸 和旋转驱动如液压马达、摆动液压缸。从控制水平的高低来分分为开环控制液压系统和 闭环控制液压系统。适用范围:液压系统具有较大的功率体积比，适合于大负载 的情形。液压驱动的本质优点在于它的安全性。如喷漆时 要求工作区域所带电压不超过9v。2气压驱动：分类：直线气缸，摆动汽缸及旋转气动马达。适用范围:适合于节拍快、负载小且精度要求不高 的场合（因为空气具有可压缩性）。3电力驱动:分类：按照电机的工作原理不同分为步进电机、 直流伺服电机、无刷电机等。按

2、照控制水平的高低来分分为开环控制 系统和闭环控制系统。适用范围:适合于中等负载，特别适合于动作复杂、 运动轨迹严格的各类机器人。】、对驱动装置的要求驱动装置的质量尽可能要轻。单位质量 的输岀功率要高，效率高。反应速度要快。要求力质量比和力矩转 动惯量比要大。动作平滑，不产生冲击。控制灵活，位移偏差和速度偏差小。安全可靠。操作维修方便等。刀架刀盘1实现直线运动的液压缸:主要构成:主要由活塞、 活基杆、缸体、 缸盖、密封圈、 进出油口等构 成。工作原理：单活塞杆液压缸结构图:主要构成:1、18缸盖11活塞12活塞杆3进、出油 口 7、8、9、15、16密封圈土2实现回转运动的液压马达:液压马达是将

3、液压能转换为机械 能的装置。从构成来看，液压马 达分为齿轮式、叶片式以及轴向 柱塞式。*叶片式液压马达工作原理图:工作流程：压力油进入油腔a作用在 叶片2的右侧、叶片1的左 侧一叶片2伸出面积大一推 力大一推动叶片顺时针旋 转转至b腔回油带动中 心轴回转一液压能转变为机 械能。主要构成：缸体定子转子叶片输出轴进油口出油口进油腔a回油腔b土叶片式液压马达结构图:6定子7转子8叶片*3.闭环伺服控制系统(1)：工作原理:通常用运算放大器做成的伺服放大器向 液压伺服系统中的电液伺服阀提供一个 电信号。由电信号控制先导阀再控制一 级或两级液压放大器，产生足够的动力 去驱动机器人的机械部件。闭环伺服系统

4、图例(1)反馈通道手爪 w伺服阀液压源液压缸 编码器伺服放大器示教/)输岀比较器示教控制器记录按钮输入液压伺服系统原理图v闭环伺服系统图例（2）:液压缸7nu j '向前运动位曲齐的四通伺眼阀的四通伺服阀用伺服阀控制液压缸简化原理图3.闭环伺服控制系统（2）:核心液压元件：在闭环伺服控制系统中，核心液压元件是电液 伺服阀。作用及特点：电液伺服阀是一种接受电气模拟信号、输出相 应调制流量和压力的液压控制阀。分类：电液伺服阀的种类繁多。按液压放大器的级数 可分为单级、两级和三级；按第一级液压放大 器的结构分，有滑阀、喷嘴挡板阀、射流管阀 等。其中以双喷嘴挡板阀为最常用。信号类型:脉冲信号模

5、拟信号*3.闭环伺服控制系统（3）:喷嘴挡板阀:to结担：主要由三部分构成：力矩马达、前置级 及功率级。前置级接受力矩马达的控制信号， 通过改变喷嘴的大小改变油的流量控制功率阀; 功率阀接受前置级的流量信号控制并相应动作 控制机器人某关节动作。特点：能够按照控制要求动作。工作原理:挡板4处于控制喷嘴5中间位置-工作阀芯7不动作一 力矩马达1通电挡板4移动一改变喷嘴5 口径大小 工作阀芯7两端产生压差阀芯移动丄喷嘴挡板阀结构示意图:a丁 pi b力矩马达前置阀功率阀丄喷嘴扌当板阀结构示意图:/ / / / 7/ / / / /巾、/ /厶- 一 _ 1-ol1力矩吗达;2衔铁;3-掘力管;4挡板

6、；5控制喷嘴;65馈杆；7滑闽电机驱动装置的工作原理步进电机:结构:定子：定子铁芯由硅钢片叠加而成。每个定子磁 极上均有控制绕组，且有均匀分布的小齿。转子：由转子铁芯和转轴组成。转子铁芯同样由 硅钢片叠加而成。转子上没有绕组，其上也有均 匀分韦的小齿。通常走子磁极丄的小齿和转手上 甬小齿其齿宽和槽宽都是一 *¥的。但它们之间的 箱对位置按一定葩规律排列。加当入相定*小齿 和转子小齿对准时，b、c相的定子小齿就会和转 子的小齿错开。错齿是步进电动机能够步进的根本原因工作原理： a、b、c相电流通常来自于机器人控制系统步进电机工作原理图（1）:vv定子c转子<i)15bao876

7、3587a(i)a相通电b相通电c相通电v二相步进电机结构图:*2.直流伺服电机(1):构成：由定子、转子和换向器构成。 定子：由极心、极掌和励磁绕组构成。 转子：由转子铁芯和电枢绕组构成。换向器：改变电枢绕组中电流的流动方向; 并使磁极下的电流方向保持不变。工作原理：直流电机结构示意图:直流电机结构直流电机的磁极和磁路1、通电导体在磁场中一定会受到力的作用。2、判断受力方向用左手法则：磁力线穿过手心，四指指向电流方向，大拇指则指向受力力向。3、电枢绕组在旋转一周的过程中，每根导体中的电流方向发生了改 变，但由于换向器的作用，保证了每个磁极下的导体的通电方向不 变，从而使得电枢的受力方向不变。2.直流伺服电机(2):vv直流电机的分冬v直流电动机根据励磁绕组与电枢绕组的连接方式 不同可分为他励、并励、串励与复励。直流伺服电机:vv转子电枢绕组的电源来自于控制系统的他励直流 电机。直流伺服电机的调速与换向:通过改变控制