工業機器人是一個涉及多種技術的典型機電一體化產品,它廣泛用于汽車制造、機械加工、電子、能源、建筑及軍工、海洋等工業部門,主要從事噴漆、焊接、裝配、搬運及一些特殊環境下的:=[作,成為生產線的主要組成部分,而倍受重視。 工業機器人控制系統的構成如圖1—2所示。
 機器人控制器cL相當于人的大腦,是工業機器人的重要組成部分,它支配著工業機器人按規定的程序運動,并記憶人們給予工業機器人的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間等),同時按其控制系統的信息對伺服驅動系統發出動作命令。為了能快速精確地控制機器各個伺服驅動軸的動作和位置,要求控制器能高速地進行復雜的坐標變換運算。控制器的核心部件是微處理器,其控制程序采用容易使用的工業機器人專用語言。
伺服驅動器sD用來驅動伺服電動機。工業機器人控制器發出臂(或手爪)的速度指令信號與測量出的實際速度信號相比較,比較后的差值加到伺服放大器的輸入端,經過變流器的功率放大、變換與調控后,控制伺服電動機轉矩和旋轉速度,吏各臂平滑而快速地移動到預定位置。 伺服電動機sM作為工業機器人手臂和腰、腿的驅動執行元件,要求其體積小,質量輕,且能產生大轉矩。目前在工業上使用的大多數機器人,是模擬人體手臂動作的一種裝置,要求伺服電動機安裝在各臂的軸上,驅動各臂快速平滑移動。為了減輕手臂的總體質量,希望采用高性能稀土永磁伺服電動機。目前,在工業機 器人伺服驅動技術中,最常用的是Dc伺服電動機(直流伺服電動機)和Ac伺服電動機(交流伺服電動機)兩種,而Ac伺服電動機的應用越來越廣,并終將取代DC伺服電動機。 這里所說的傳感器s,是指安裝在伺服電動機軸非負載側的速度與位置檢測元件,用它來檢測伺服電動機的轉速及轉角,從而進行各軸的速度與位置控制。常用的傳感器有光電編碼器、旋轉變壓器等。這些傳感器和電子技術相結合,才使得伺服電動機的控制技術得到了迅速的發展,實現高精度的速度與位置控制成為可能。 工業機器人的手瓜H是用來抓取物件的。 工業機器人是一種典型的機電一體化產品,其驅動部分最常用的是電氣伺服系統。這種電氣伺服系統能忠實地跟蹤控制命令,得到優良的控制品質。 概括地說,工業機器人對伺服驅動系統的要求如下: 1)伺服驅動系統應具有足夠的輸出力矩和功率,以滿足各種條件下的工作要求。 2)能夠進行頻繁的起、制動,正、反轉切換等重復運行。 3)能夠靈活方便地接受控制器的控制指令,實現轉矩、速度及位置控制。 4)伺服系統應具有良好的穩定性,并能對控制命令進行快速響應。 5)運動部件的慣量要盡可能小些。 6)從整體上要求裝置的體積小,質量輕。 7)便于維護。 從工業機器人驅動技術的發展歷史和不同的應用場合來看,驅動源有電氣式、氣壓式和油壓式等三類。由于電氣式伺服驅動容易獲得能量來源,干凈無污染,容易調控和變換,具有特別好的控制靈活性。隨著微電于技術、電力電子技術和特種電動機材料技術的進步,使電氣式伺服驅動方式得到了越來越廣泛的應用。在電氣伺服驅動方式中,常用的有步進電動機驅動、直流伺服電動機驅動、交流伺服電動機驅動和直線電動機驅動等。目前,交流伺服電動機驅動技術已經成熟,并有產品出售。
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