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庫卡機器人電動伺服驅動系統

2020-02-13 11:04:33

庫卡機器人電動伺服驅動系統

工業機器人電動伺服驅動系統是利用各種電動機產生的力矩和力，直接或間接地驅動工業機器人本體以獲得工業機器人的各種運動的執行機構。

　　對工業機器人關節驅動的電動機，要求有*大功率質量比和扭矩慣量比、高起動轉矩、低慣量和較寬廣且平滑的調速范圍。特別是像工業機器人末端執行器（手爪）應采用體積、質量盡可能小的電動機，尤其是要求快速響應時，伺服電動機必須具有較高的可靠性和穩定性，并且具有較大的短時過載能力。這是伺服電動機在工業機器人中應用的先決條件。

　　工業機器人對關節驅動電機的主要要求規納如下：

　　1）快速性。電動機從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態的時間應短。響應指令信號的時間愈短，電伺服系統的靈敏性愈高，快速響應性能愈好，一般是以伺服電動機的機電時間常數的大小來說明伺服電動機快速響應的性能。

　　2）起動轉矩慣量比大。在驅動負載的情況下，要求工業機器人的伺服電動機的起動轉矩大，轉動慣量小。

　　3）控制特性的連續性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機的轉速能連續變化，有時還需轉速與控制信號成正比或近似成正比。

　　4）調速范圍寬。能使用于1：1000～10000的調速范圍。

　　5）體積小、質量小、軸向尺寸短。

　　6）能經受得起苛刻的運行條件，可進行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時間內承受過載。

　　目前，由于高起動轉矩、大轉矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業機器人中得到廣泛應用，一般負載1000N（相當100kgf）以下的工業機器人大多采用電伺服驅動系統。所采用的關節驅動電動機主要是AC伺服電動機，步進電動機和DC伺服電動機。其中，交流伺服電動機、直流伺服電動機、直接驅動電動機（DD）均采用位置閉環控制，一般應用于高精度、高速度的機器人驅動系統中。步進電動機驅動系統多適用于對精度、速度要求不高的小型簡易工業機器人開環系統中。交流伺服電動機由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環境中得到了廣泛的使用。工業機器人關節驅動電動機的功率范圍一般為0.1～10kW。工業機器人驅動系統中所采用的電動機，大致可細分為以下幾種：

　　（1）交流伺服電動機包括同步型交流伺服電動機及反應式步進電動機等。

　　（2）直流伺服電動機包括小慣量永磁直流伺服電動機、印制繞組直流伺服電動機、大慣量永磁直流伺服電動機、空心杯電樞直流伺服電動機。

　　（3）步進電動機包括永磁感應步進電動機。

　　速度傳感器多采用測速發電機和旋轉變壓器；位置傳感器多用光電碼盤和旋轉變壓器。近年來，國外工業機器人制造廠家已經在使用一種集光電碼盤及旋轉變壓器功能為一體的混合式光電位置傳感器，伺服電動機可與位置及速度檢測器、制動器、減速機構組成伺服電動機驅動單元。

　　工業機器人驅動系統要求傳動系統間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大，常用的減速機構有：

　　1）RV減速機構；

　　2）諧波減速機械；

　　3）擺線針輪減速機構；

　　4）行星齒輪減速機械；

　　5）無側隙減速機構；

　　6）蝸輪減速機構；

　　7）滾珠絲杠機構；

　　8）金屬帶／齒形減速機構；

　　9）球減速機構。

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