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机器人电动伺服驱动体系是运用各种电动机发生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以取得机器人的各种运动的执行结构。

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、低惯量和较宽广且滑润的调速规模。特别是像机器人结尾执行器(手爪)应选用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速呼应时,伺服电动机有必要具有较高的可靠性和稳定性,而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。

一、机器人对关节驱动电机的首要要求规纳如下

1、快速性

电动机从取得指令信号到完成指令所要求的作业状况的时间应短。呼应指令信号的时间愈短,电伺服体系的灵敏性愈高,快速呼应功能愈好,一般是以伺服电动机的机电时间常数的巨细来阐明伺服电动机快速呼应的功能。

2、起动转矩惯量比大

在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电动机的起动转矩大,转动惯量小。

3、操控特性的连续性和直线性,随着操控信号的改变,电动机的转速能连续改变,有时还需转速与操控信号成正比或近似成正比。

4、调速规模宽。

能运用于1:1000~10000的调速规模。

5、体积小、质量小、轴向尺寸短。

6、能饱尝得起严苛的运转条件,可进行非常频频的正反向和加减速运转,并能在短时间内承受过载。

现在,因为高起动转矩、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(适当100kgf)以下的工业机器人大多选用电伺服驱动体系。所选用的关节驱动电动机首要是AC伺服电动机,步进电动机和DC伺服电动机。其间,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均选用方位闭环操控,一般应用于高精度、高速度的机器人驱动体系中。步进电动机驱动体系多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环体系中。交流伺服电动机因为选用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的运用。机器人关节驱动电动机的功率规模一般为0.1~10kW。工业机器人驱动体系中所选用的电动机。

二、电机大致可细分为以下几种

1、交流伺服电动机

包含同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。

2、直流伺服电动机

包含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。

3、步进电动机

包含永磁感应步进电动机。

速度传感器多选用测速发电机和旋转变压器;方位传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来,国外机器人制作厂家已经在运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方位传感器,伺服电动机可与方位及速度检测器、制动器、减速结构组成伺服电动机驱动单元。

机器人驱动体系要求传动体系空隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。

三、常用的减速结构

1、RV减速结构;

2、谐波减速机械;

3、摆线针轮减速结构;

4、行星齿轮减速机械;

5、无侧隙减速结构;

6、蜗轮减速结构;

7、滚珠丝杠结构;

8、金属带/齿形减速结构;

9、球减速结构。


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