2.2机器人驱动机构.ppt

2 7机器人的驱动机构 驱动装置是为机器人的运动提供动力源 驱动方式液压式气动式电动式驱动机构直线驱动机构旋转驱动机构 液压驱动 优点 驱动用压力为0 5 14MPa 产生的驱动力大结构简单 体积小 刚度好由于液体的不可压缩性 定位精度比气压驱动高 工作平稳 可实现任意位置的停止液压传动中 力 速度和方向容易调整和控制液压驱动平稳 可以实现频繁的变速与换向采用油液做介质 能防锈和自润滑 机械效率高 使用寿命长 一 驱动方式1 液压驱动 液压驱动 缺点 油液的年度会随温度变化 高温易引起燃烧爆炸等危险液体的泄漏难克服 要求液压元件性能高 故液压驱动价格贵要求供油系统 而且电液伺服系统对液压油的清洁度有较高要求 水 气泡等杂质避免不适合高 低温场合 故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统 气压驱动气压驱动在工业机器人中用得较多 使用的压力通常在0 4 0 6MPa 最高达1Mpa 气压驱动的主要优点是 快速性好 这是因为压缩空气的粘性小 气源方便 一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气废气可直接排入大气 不会造成污染 所以比液压驱动干净 通过调节气量可实现无级变速 2 气压驱动 气压驱动由于空气的可压缩性 气压驱动系统具有缓冲作用结构简单 易于保养 成本低 由于工作压力低 所以功率质量比小 装置体积大基于气体的可压缩性 气压驱动很难保证较高的定位精度使用后的压缩空气向大气排放时 会产生噪声压缩空气含冷凝水 使得气压系统易锈蚀 在低温下由于冷凝水结冰 有可能启动困难 但与液压驱动器相比 功率较小 刚度差 噪音大 速度不易控制 所以多用于精度不高的点位控制机器人 电动机驱动是利用各种电动机产生的力矩和力直接或经过机械传动机构去驱动执行机构 以获得机器人的各种运动 可分为普通交 直流电机驱动 交 直流伺服电机驱动 步进电机驱动等 电动驱动器的能源简单 速度变化范围大 效率高 速度和位置精度都很高 但多与减速装置相联 直接驱动比较困难 电刷易磨损 且易形成火花 且成本较高 3 电动机驱动 普通电机驱动在一些定位精度要求不高的机器人中 直流电机能够实现无级调速 但直流电源价格较高 另外 由于普通电机转子的转动惯量较大 反应灵敏性不如同功率的液压马达及交 直流伺服电机快 直流伺服电机驱动 直流伺服电机可分有刷及无刷两种 其优点是动态特性好 它的体积小 出力大 效率高 速度可以任意选择 可以在很宽的速度范围内保持高的效率 有刷伺服电机的缺点是因电剧的机械接触点的联接产生电火花 在易燃介质下容易引起事故 并且电刷的摩擦 磨损带来了维护和寿命的问题 直流电机常用于机器人中 详细第五章 直流伺服电机有很多优点 但它的随着技术的进步 近年来交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机而成为机器人的主要驱动器 步进电机驱动多为开环控制 控制简单但功率不大 多用于低精度小功率机器人系统 其它驱动器作为特殊的驱动装置 有压电晶体 形状记忆合金 在机器人机械系统中 驱动器通过联轴器带动传动装置 一般为减速器 再通过关节轴带动杆件运动 机器人一般有两种运动关节 转动关节和移 直 动关节 为了进行位置和速度控制 驱动系统中还包括位置和速度检测元件 检测元件类型很多 但都要求有合适的精度 连接方式以及有利于控制的输出方式 对于伺服电机驱动 检测元件常与电机直接相联 对于液压驱动 则常通过联轴器或销轴与被驱动的杆件相联 1 码盘 2 测速机 3 电机 4 联轴器 5 传动装置 6 转动关节 7 杆 8 电机 9 联轴器 10 螺旋副 11 移动关节 12 电位器 或光栅尺 驱动器的选择应以作业要求 生产环境为先决条件 以价格高低 技术水平为评价标准 一般说来 目前负荷为100kg以下的 可优先考虑电动驱动器 只须点位控制且功率较小者 可采用气动驱动器 负荷较大或机器人周围已有液压源的场合 可采用液压驱动器 对于驱动器来说 最重要的是要求起动力矩大 调速范围宽 惯量小 尺寸小 同时还要有性能好的 与之配套的数字控制系统 二 驱动机构 旋转驱动的旋转轴强度高 摩擦小 可靠性好在结构中尽量使用 但在行走关节中使用旋转驱动实现关节伸缩缺点 高速运动时 关节伸缩的加速度可能产生振动 为了增加着地点的灵活性 必须要加直线驱动 1 直线驱动机构由气缸或液压缸和活塞产生 也可以用齿轮齿条 丝杠 螺母等传动方式把旋转运动转换为直线运动 2 旋转驱动机构电动机 传