（1）机器人操控简介

 

　　机器人是一种由机械、电子、传感技术、操控工程等多学科相互浸透、紧密结合的典型机电一体化的技术密集型高技术产品，其操控方法可分为气动、液压、电液和电动等。机器人操控涉及机械设备本体的操控和伺服机构的操控，前者主要是方位操控、速度操控、坐标转换以及动作的履行等，后者则与机器人机械臂的精密点位操控、速度反馈等有关。在伺服型机器人中，需要使用各种伺服电机及其组件来完成对机器人的操控。

 

　　（2）伺服电机

 

　　伺服电机是机器人操控系统中的关键元件。伺服型机器人由机械设备本体、计算机操控、伺服系统三个首要部分组成，与非伺服型机器人相比，伺服型机器人具有更强的作业能力。伺服系统的被控量可所以机器人机械设备本体被控部分的方位、速度、加速度和力等，传感器获取的反馈信号与来自给定设备的归纳信号通过计算机操控部分处理后操控伺服系统作业，使机械设备本体按照预订的轨道和速度到达指定方位，完成相应功能。电气伺服系统具有以下长处[62]：

 

　　● 以电能作为动力，功率高，归纳功率可达 60%（油压仅为 10%）。

　　● 行走机器人运用的电池供电是一种便利的独立动力。

 

　　● 电气伺服驱动系统容易与计算机连接，可完成精密、平滑、牢靠、安稳的操控。

 

　　● 洁净卫生，低噪声，无漏气，无漏油。

 

　　电气伺服系统又可分为直流伺服系统和沟通伺服系统。

 

　　直流伺服电机存在机械结构杂乱、保护作业量大等缺陷，在运行过程中转子容易发热，会影响与其连接的其他机械设备的精度，难以习惯高速和大容量的场合，机械换向器是直流伺服驱动技术发展的瓶颈。

 

　　沟通伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的缺陷，特别是沟通伺服电机的过负荷特性和低惯性，更体现出了沟通伺服系统的优越性。在现在的实践运用中，精度更高、速度更快、运用更便利的沟通伺服电机已经成为干流。

 

　　（3）机器人对伺服电机的要求

 

　　机器人对伺服电机的首要要求如下：

 

　　① 要求伺服电机转动惯量小，具有较低的机械时间常数和电磁时间常数，以及较高的品质因数（即单位时间内可输出较大的瞬时功率）。

 

　　② 要求足够宽的调速规模，在零速度附近可控，低速工作平稳，力矩波动小。

 

　　③ 要求高的功率体积比和高的功率质量比。伺服电机通常装在机器人的运动关节上，这也成为机器人的负载，所以要求质量小、体积小。

 

　　④ 要求伺服特性好。为了使机器人可以安稳运动，在伺服定位、电机堵转时，要求伺服电机仍能输出大的力矩。

 

　　⑤ 外形要求扁薄、细巧漂亮。伺服电机是机器人外观的决定性要素之一，要求伺服电机要习惯机器人给定的尺寸。别的，伺服电机的外形越杂乱，机器人外形结构的设计就越困难，同时杂乱的外形也使粉尘易于堆积。

 

　　⑥ 要求采用全封闭式的构造，可习惯多粉尘、含有腐蚀性气体的出产现场。

 

　　⑦ 对环境的习惯性要强，且输出的电线、电缆要柔软。

 

　　⑧ 要求易于保护。

 

　　现在，高速、高精度、小型化是伺服电机发展的首要方向。表 7.1 示出了日本安川电机株式会社前期 SGM 系列和***新 SGM7J 系列伺服电机的首要技术参数。由于新技术、新材料的运用，通过 20 余年发展，伺服电机的***高转速、***大转矩、***大电流别离进步了约 1.33 倍、1.18 倍、1.22 倍，而外形尺寸、质量别离只要原来的 59%、65%左右，内置编码器的分辨率为原来的 8192 倍。

 

　　

 

　　图 7-12 所示为日本安川电机株式会社的某内置型伺服电机，它是世界首要运用内置 GaN 功率半导体驱动器的伺服电机。即便在高频驱动时，该伺服电机也能降低驱动器和电机的损耗，进步输入输出功率；采用高放热结构，使驱动器小型化，完成内置于伺服电机的结构，在增加外部轴时也不需要增加驱动器。

 

 

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