庫卡機(jī)器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)
工業(yè)機(jī)器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電動機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人本體以獲得工業(yè)機(jī)器人的各種運動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
對工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動的電動機(jī)，要求有*大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時，伺服電動機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時過載能力。這是伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的先決條件。
工業(yè)機(jī)器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的主要要求規(guī)納如下：
1）快速性。電動機(jī)從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號的時間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好，一般是以伺服電動機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)的大小來說明伺服電動機(jī)快速響應(yīng)的性能。
2）起動轉(zhuǎn)矩慣量比大。在驅(qū)動負(fù)載的情況下，要求工業(yè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動慣量小。
3）控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。
4）調(diào)速范圍寬。能使用于1：1000～10000的調(diào)速范圍。
5）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。
6）能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時間內(nèi)承受過載。
目前，由于高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負(fù)載1000N（相當(dāng)100kgf）以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)主要是AC伺服電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)和DC伺服電動機(jī)。其中，交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、直接驅(qū)動電動機(jī)（DD）均采用位置閉環(huán)控制，一般應(yīng)用于高精度、高速度的機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)中。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)多適用于對精度、速度要求不高的小型簡易工業(yè)機(jī)器人開環(huán)系統(tǒng)中。交流伺服電動機(jī)由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛的使用。工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)的功率范圍一般為0.1～10kW。工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)中所采用的電動機(jī)，大致可細(xì)分為以下幾種：
（1）交流伺服電動機(jī) 包括同步型交流伺服電動機(jī)及反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)等。
（2）直流伺服電動機(jī) 包括小慣量永磁直流伺服電動機(jī)、印制繞組直流伺服電動機(jī)、大慣量永磁直流伺服電動機(jī)、空心杯電樞直流伺服電動機(jī)。
（3）步進(jìn)電動機(jī) 包括永磁感應(yīng)步進(jìn)電動機(jī)。
速度傳感器多采用測速發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器；位置傳感器多用光電碼盤和旋轉(zhuǎn)變壓器。近年來，國外工業(yè)機(jī)器人制造廠家已經(jīng)在使用一種集光電碼盤及旋轉(zhuǎn)變壓器功能為一體的混合式光電位置傳感器，伺服電動機(jī)可與位置及速度檢測器、制動器、減速機(jī)構(gòu)組成伺服電動機(jī)驅(qū)動單元。
工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大，常用的減速機(jī)構(gòu)有：
1）RV減速機(jī)構(gòu)；
2）諧波減速機(jī)械；
3）擺線針輪減速機(jī)構(gòu)；
4）行星齒輪減速機(jī)械；
5）無側(cè)隙減速機(jī)構(gòu)；
6）蝸輪減速機(jī)構(gòu)；
7）滾珠絲杠機(jī)構(gòu)；
8）金屬帶／齒形減速機(jī)構(gòu)；
9）球減速機(jī)構(gòu)。
