步进电动机是将电脉冲信号变换为相应的角位移

 交流电机     |      2019-06-09 01:00

  机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。

  对工业机器人关节驱动的电动机,要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速响应时,伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性,并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。

  电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。

  3.控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电动机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

  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。

  目前,由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用,一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机,步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制,一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。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。

  包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。

  速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来,国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器,伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。

  目前国外许多电动机生产厂家均开发出与交流伺服电动机相适配的驱动产品,用户根据自己所需功能侧重不同而选择不同的伺服控制方式,一般情况下,交流伺服驱动器,可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现以下功能:

  步进电动机是将电脉冲信号变换为相应的角位移或直线位移的元件,它的角位移和线位移量与脉冲数成正比。转速或线速度与脉冲频率成正比。在负载能力的范围内,这些关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化,误差不长期积累,步进电动机驱动系统可以在较宽的范围内,通过改变脉冲频率来调速,实现快速起动、正反转制动。作为一种开环数字控制系统,在小型机器人中得到较广泛的应用。但由于其存在过载能力差、调速范围相对较小、低速运动有脉动、不平衡等缺点,一般只应用于小型或简易型机器人中。

  同传统的电动机伺服驱动相比,DD驱动减少了减速机构,从而减少了系统传动过程中减速机构所产生的间隙和松动,极大地提高了机器人的精度,同时也减少了由于减速机构的摩擦及传送转矩脉动所造成的机器人控制精度降低。而DD驱动由于具有上述优点,所以机械刚性好,可以高速高精度动作,且具有部件少、结构简单、容易维修、可靠性高等特点,在高精度、高速工业机器人应用中越来越引起人们的重视。