1、第4章 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)v4.1 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式v4.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)v4.3 氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)v4.4 電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)v4.5 新型驅(qū)動(dòng)器4.1 4.1 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式4.1.1 概述優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1）液壓容易達(dá)到較高的單位面積壓力（常用油壓為2563kg/cm2),體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩。2）液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度。3）液壓傳動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。4）液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑性能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長(zhǎng)。不足之處不足之處:1）油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃燒爆

2、炸等危險(xiǎn)。2）液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高。3）需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則會(huì)引起故障。應(yīng)用應(yīng)用: 液壓驅(qū)動(dòng)方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)，常用于大型機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1）以空氣為工作介質(zhì)，不僅易于取得，而且用后可直接排入大氣，處理方便，也不污染環(huán)境。2）因空氣的粘度很?。s為油的萬分之一），在管道中流動(dòng)時(shí)的能量損失很小，因而便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，調(diào)節(jié)方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，不存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充等問題。3）工作環(huán)境適應(yīng)性好，無論在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射

3、、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，還是在食品加工、輕工、紡織、印刷、精密檢測(cè)等高凈化、無污染場(chǎng)合，都具有良好的適應(yīng)性，且工作安全可靠，過載時(shí)能自動(dòng)保護(hù)。4）氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。 不足之處不足之處:1）由于空氣具有較大的可壓縮性，因而運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差。2）因工作壓力低（一般為0.31MPa），不易獲得較大的輸出力或力矩。3）有較大的排氣噪聲。4）由于濕空氣在一定的溫度和壓力條件下能在氣動(dòng)系統(tǒng)的局部管道和氣動(dòng)元件中凝結(jié)成水滴，促使氣動(dòng)管道和氣動(dòng)元件腐蝕和生銹，導(dǎo)致氣動(dòng)系統(tǒng)工作失靈。 應(yīng)用應(yīng)用: 多用于開關(guān)控制和順序控制的機(jī)器人中。 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及

4、應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生力和力矩，直接或經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，從而獲得機(jī)器人的位置、速度和加速度。因省去中間的能量轉(zhuǎn)換過程，因此比液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)的效率高，且具有無環(huán)境污染、易于控制、運(yùn)動(dòng)精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用最廣泛。 分類特點(diǎn)分類特點(diǎn):1）普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機(jī)器人。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。2）交、直流伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場(chǎng)合。功率在1KW以

5、下的機(jī)器人多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 應(yīng)用應(yīng)用: 電動(dòng)機(jī)使用簡(jiǎn)單，且隨著材料性能的提高，電機(jī)性能也逐漸提高。所以總的看來，目前機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)逐漸為電動(dòng)式所代替 。電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出功率很大，壓力范圍為50140N/cm2大，壓力范圍為4860N/cm2，最大可達(dá)100N/cm2較大控制性能利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)

6、復(fù)雜響應(yīng)速度很高較高很高結(jié)構(gòu)性能及體積結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較大結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小伺服電動(dòng)機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動(dòng)機(jī)一般需配置減速裝置，除DD電動(dòng)機(jī)外，難以直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題液壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動(dòng)介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險(xiǎn)防爆性能好，高于1000kPa(10個(gè)大氣壓)時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)，直流有刷電動(dòng)機(jī)換向時(shí)有火花，對(duì)環(huán)境的防爆性能較差對(duì)環(huán)境的影響液壓系統(tǒng)易

7、漏油，對(duì)環(huán)境有污染排氣時(shí)有噪聲無在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人本體的氣動(dòng)平衡及裝配機(jī)器人氣動(dòng)夾具適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如AC伺服噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等效率與成本效率中等（0.30.6）；液壓元件成本較高效率低（0.150.2）氣源方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低效率較高（0.5左右）成本高維修及使用方便，但油液對(duì)環(huán)境溫度有一定要求方便較復(fù)雜幾種驅(qū)動(dòng)方式的比較 4.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能1剛度和

8、柔性剛度和柔性 剛度是材料對(duì)抗變形的阻抗，他可以是梁在負(fù)載作用下抗彎曲的剛度，或汽缸中氣體在負(fù)載作用下抗壓縮的阻抗，甚至是瓶中的酒在木塞作用下抗壓縮的阻抗。系統(tǒng)的剛度越大，則使它變形所須的負(fù)載也越大。相反，系統(tǒng)柔性越大，則在負(fù)載作用下就越容易變形。2. 重量、功率重量、功率-重量比和工作壓強(qiáng)重量比和工作壓強(qiáng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量以及功率-重量比至關(guān)重要，例如電子系統(tǒng)的功率-重量比屬中等水平。在同樣功率情況下，步進(jìn)機(jī)通常比伺服電機(jī)要重，因此它具有較低的功率-重量比。電機(jī)的電壓越高，功率-重量比越高。氣動(dòng)功率-重量比最低，而液壓系統(tǒng)具有最高的功率-重量比。4.1.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式1直線驅(qū)動(dòng)方式直線驅(qū)

9、動(dòng)方式 機(jī)器人采用的直線驅(qū)動(dòng)包括直角坐標(biāo)機(jī)構(gòu)的X、Y、Z向驅(qū)動(dòng)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng)，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動(dòng)方式把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。2. 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式 多數(shù)普通電機(jī)和伺服電機(jī)都能夠直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但其輸出力矩比所需要的力矩小，轉(zhuǎn)速比所需要的轉(zhuǎn)速高。因此，需要采用各種傳動(dòng)裝置把較高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低的轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩。有時(shí)也采用直線液壓缸或直線氣缸作為動(dòng)力源，這就需要把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換必須高效率地完成，并且不能有損于機(jī)器人系統(tǒng)所需要的特性，特別

10、是定位精度、重復(fù)精度和可靠性。運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換可以選擇齒輪鏈傳動(dòng)、同步皮帶傳動(dòng)和諧波齒輪等傳動(dòng)方式。4.2 4.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.2.1 液壓伺服系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)1. 液壓伺服系統(tǒng)的組成液壓伺服系統(tǒng)的組成 液壓伺服系統(tǒng)有液壓源、驅(qū)動(dòng)器、伺服閥、傳感器和控制器等組成。如圖所示。2. 液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)1）在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。2）系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋。3）系統(tǒng)的輸入信號(hào)的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。4.2.2 電液伺服系統(tǒng)1、電液伺服系統(tǒng)的組成、電液伺服系統(tǒng)的組成 電液伺服系統(tǒng)通過電氣傳動(dòng)方式，將電氣

11、信號(hào)輸入系統(tǒng)來操縱有關(guān)的液壓控制元件動(dòng)作，控制液壓執(zhí)行元件，使其跟隨輸入信號(hào)而動(dòng)作。這類伺服系統(tǒng)中，電液兩部分都采用電液伺服閥作為轉(zhuǎn)換元件。1電放大器 2電液伺服閥 3液壓缸 4機(jī)械手手臂 5齒輪齒條機(jī)構(gòu) 6電位器 7步進(jìn)電機(jī)下圖所示為機(jī)械手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的電液伺服系統(tǒng)原理圖 其具體工作過程如下： 當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出一定數(shù)量的脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)帶動(dòng)電位器的動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)動(dòng)。假設(shè)此時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)過一定的角度，這是電位器輸出電壓為u，經(jīng)放大器放大后輸出電流i，使電液伺服閥產(chǎn)生一定的開口量。這時(shí)，電液伺服閥處于左位，壓力油進(jìn)入液壓缸左腔，活塞桿右移，帶動(dòng)機(jī)械手手臂右移，液壓缸右腔的油液經(jīng)電液伺服閥返回油箱。此時(shí)，

12、機(jī)械手手臂上的齒條帶動(dòng)齒輪也順時(shí)針移動(dòng)，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，動(dòng)觸頭回到電位器的中位，電位器輸出電壓為零，相應(yīng)放大器輸出電流為零，電液伺服閥回到中位，液壓油路被封鎖，手臂即停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)數(shù)控裝置發(fā)出反向脈沖時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，和前面正好相反，機(jī)械手就會(huì)手臂縮回。機(jī)械手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)方框圖 2. 電液伺服閥的工作原理電液伺服閥的工作原理（1） 原理圖 如圖為噴嘴擋板式電液伺服閥的工作原理圖。噴嘴擋板式電液伺服由電磁和液壓兩部分組成，電磁部分是一個(gè)動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)，液壓部分為兩級(jí)。第一級(jí)是雙噴嘴擋板閥，稱前置級(jí)（先導(dǎo)級(jí)）；第二級(jí)是四邊滑閥，稱功率放大級(jí)（主閥）。1-永久磁鐵 2、4-導(dǎo)磁體

13、3-銜鐵 5-擋板 6-噴嘴 7-固定節(jié)流孔 8-濾油器9-滑閥 10-閥體 11-反饋彈簧桿 12-彈簧管 13-線圈 （2）前置級(jí)工作原理 由雙噴嘴擋板閥構(gòu)成的前置級(jí)如圖所示，它由兩個(gè)固定節(jié)流孔、兩個(gè)噴嘴和1個(gè)擋板組成。兩個(gè)對(duì)稱配置的噴嘴共用一個(gè)擋板，擋板和噴嘴之間形成可變節(jié)流口，擋板一般由扭軸或彈簧支承，且可繞支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，擋板的由力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)擋板上沒有作用輸入信號(hào)時(shí)，擋板處于中間位置零位，與兩噴嘴之距均為x0，此時(shí)兩噴嘴控制腔的壓力P1與P2相等。當(dāng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)控制腔的壓力一邊升高，另一邊降低，就有負(fù)載壓力PL(PL=P1-P2)輸出。雙噴嘴擋板閥有四個(gè)通道(一個(gè)供油口，一個(gè)回油口

14、和兩個(gè)負(fù)載口)，有四個(gè)節(jié)流口(兩個(gè)固定節(jié)流孔和兩個(gè)可變節(jié)流孔)，是一種全橋結(jié)構(gòu)。（3）噴嘴擋板閥特點(diǎn) 噴嘴擋板閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，運(yùn)動(dòng)部件慣性小，反應(yīng)快，精度和靈敏度高；缺點(diǎn)是無功損耗大，抗污染能力較差。噴嘴擋板閥常用作多級(jí)放大伺服控制元件中的前置級(jí)。4.2.3 電液比例控制閥 電液比例閥是一種按輸入的電氣信號(hào)連續(xù)地、按比例地對(duì)油液的壓力、流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。電液比例控制閥可以分為電液比例壓力閥（如比例溢流閥、比例減壓閥等）、電液比例流量閥（如比例調(diào)速閥）和電液比例方向閥（如比例換向閥）三大類。 1. 比例電磁鐵比例電磁鐵 比例電磁鐵是一種直流電磁鐵，與普通換向閥用電磁鐵的

15、不同主要在于，比例電磁鐵的輸出推力與輸入的線圈電流基本成比例。這一特性使比例電磁鐵可作為液壓閥中的信號(hào)給定元件。如圖為比例電磁鐵結(jié)構(gòu)圖 。1軛鐵 2線圈 3限位環(huán) 4隔磁環(huán) 5殼體 6內(nèi)蓋 7蓋 8調(diào)節(jié)螺釘9彈簧 10銜鐵 11(隔磁)支承環(huán) 12導(dǎo)向套2電液比例溢流閥電液比例溢流閥 用比例電磁鐵取代先導(dǎo)型溢流閥導(dǎo)閥的手調(diào)裝置（調(diào)壓手柄），便成為先導(dǎo)型比例溢流閥，如圖所示。 a）結(jié)構(gòu)圖 b）符號(hào)1-閥座 2-先導(dǎo)錐閥 3-軛鐵 4-銜鐵 5-彈簧 6-推桿 7-線圈；8-彈簧 9-先導(dǎo)閥先導(dǎo)型比例溢流閥的工作原理簡(jiǎn)圖 3. 比例方向節(jié)流閥比例方向節(jié)流閥 用比例電磁鐵取代電磁換向閥中的普通電磁鐵

16、，便構(gòu)成直動(dòng)型比例方向節(jié)流閥，如圖 所示。由于使用了比例電磁鐵，閥芯不僅可以換位，而且換位的行程可以連續(xù)地或按比例地變化，因而連通油口間的通流面積也可以連續(xù)地或按比例地變化，所以比例方向節(jié)流閥不僅能控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向，而且能控制其速度。 部分比例電磁鐵前端還附有位移傳感器（或稱差動(dòng)變壓器），這種比例電磁鐵稱為行程控制比例電磁鐵。位移傳感器能準(zhǔn)確地測(cè)定電磁鐵的行程，并向放大器發(fā)出電反饋信號(hào)。電放大器將輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加以比較后，再向電磁鐵發(fā)出糾正信號(hào)以補(bǔ)償誤差，因此閥芯位置的控制更加精確。帶位移傳感器的直動(dòng)型比例方向節(jié)流閥 4.2.4 擺動(dòng)缸 擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)馬達(dá)。當(dāng)它通入壓力油時(shí)，它

17、的主軸輸出小于360的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖（a）所示為單葉片式擺動(dòng)缸,它的擺動(dòng)角度較大,可達(dá)300，當(dāng)擺動(dòng)缸進(jìn)出油口壓力為P1和P2,輸入流量為q時(shí),它的輸出轉(zhuǎn)矩T和角速度為：（4.1）（4.2） 式中b葉片的寬度；R1、R2葉片底部、頂部的回轉(zhuǎn)半徑 圖4.10（b）所示為雙葉片式擺動(dòng)缸,它的擺動(dòng)角度和角速度為單葉片式的一半,而輸出角度是單葉片式的兩倍。4.3 4.3 氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.3.1 氣壓驅(qū)動(dòng)回路1氣壓驅(qū)動(dòng)回路的組成氣壓驅(qū)動(dòng)回路的組成 氣壓驅(qū)動(dòng)回路主要由氣源裝置、執(zhí)行元件、控制元件及輔助元件四部分組成。2氣壓驅(qū)動(dòng)回路工作原理氣壓驅(qū)動(dòng)回路工作原理如圖為典型的氣壓驅(qū)動(dòng)回路氣動(dòng)剪切機(jī)系統(tǒng)

18、的工作原理圖。結(jié)構(gòu)原理圖工作原理圖4.3.2 氣源裝置 氣源裝置由兩部分組成，一是空氣壓縮機(jī)把大氣壓狀態(tài)下的空氣升壓提供給氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，二是氣源凈化裝置將空氣壓縮機(jī)所提供的含有大量雜質(zhì)的壓縮空氣進(jìn)行凈化。1. 空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī)按其壓力大小分為低壓（0.21.0MPa）、中壓（1.010MPa）、高壓（10MPa）三類；按工作原理為容積式（通過縮小單位質(zhì)量氣體體積的方法獲得壓力）和速度式（通過提高單位質(zhì)量氣體的速度并使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能來獲得壓力）。 常見容積式空氣壓縮機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為：活塞式、葉片式和螺桿式，其中最常用的是活塞式。常見的速度式空氣壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為：離心式、軸流式和混

19、流式等。所謂容積式是周期第改變氣體容積的方法，即通過縮小氣體的體積，使單位體積內(nèi)的氣體分子的密度增加，形成壓縮空氣。而速度式則是先讓氣體分子得到一個(gè)很高的速度，然后又讓它停滯下來，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，是其他的壓力提高。1-排氣閥 2-汽缸 3-活塞 4-活塞桿 5、6-十字頭與滑道 7-連桿 8-曲柄 9-吸氣閥 10-彈簧 下圖為往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理圖，其工作過程如下： 當(dāng)活塞3向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，左腔壓力低于大氣壓力，吸氣閥9被打開，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸2內(nèi)，這個(gè)過程稱為“吸氣過程”。 當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，吸氣閥9在缸內(nèi)壓縮氣體的作用下關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，這個(gè)過程稱為“壓縮過程”。

20、 當(dāng)氣缸內(nèi)空氣壓力增高到略高于輸氣管內(nèi)壓力后，排氣閥1被打開，壓縮空氣進(jìn)入輸氣管道，這個(gè)過程稱為“排氣過程”。 2. 氣源凈化裝置氣源凈化裝置氣源凈化裝置包括后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器、過濾器等。（1）后冷卻器 后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口處的管道上，它對(duì)150左右的壓縮空氣降溫降到4050 ，并使混入壓縮空氣的水汽和油氣凝聚成水滴和油滴。 后冷卻器按結(jié)構(gòu)形式分有蛇管式、列管式、散熱片式和管套式；按冷卻方式分有風(fēng)冷式和水冷式。列管式冷卻器套管式冷卻器（2）油水分離器 油水分離器主要是用來壓縮空氣中凝聚的水分、油分和灰塵等雜質(zhì)，是壓縮空氣得到初步凈化。其按結(jié)構(gòu)形式分有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折

21、回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式及以上形式的組合等。 當(dāng)壓縮空氣由入口進(jìn)入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下（見圖中箭頭所示流向）；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)。這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。撞擊折回式油水分離器 （3）儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐的主要作用是：1）儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時(shí)需要應(yīng)急使用。2）消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對(duì)系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性。3）進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。 立式儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)圖 貯氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，有立式和臥式兩種，以立式居多。高度為其直徑的23倍，同

22、時(shí)應(yīng)使進(jìn)氣管在下，出氣管在上，并盡可能加大兩管之間的距離，以利于進(jìn)一步分離空氣中的油水。 在選擇儲(chǔ)氣罐的容積V時(shí)，一般都是以空氣壓縮機(jī)每分鐘的排氣量Q為依據(jù)選擇的。即:當(dāng)Q6.0m3/min時(shí)，取V=0.2Q( m3)當(dāng)Q=6.030 m3/min時(shí)，取V=0.15Q( m3)當(dāng)Q30 m3/min時(shí)，取V=0.1Q( m3)（4）干燥器 經(jīng)過后冷卻器、油水分離器和貯氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已滿足一般氣壓傳動(dòng)的需要。但壓縮空氣中仍含一定量的油、水以及少量的粉塵。如果用于精密的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等，上述壓縮空氣還必須進(jìn)行干燥處理。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附法和冷卻法。如圖為吸附式干燥器結(jié)

23、構(gòu)圖，其外殼呈筒形，其中分層設(shè)置柵板、吸附劑、濾網(wǎng)等。濕空氣從管1進(jìn)入干燥器，通過吸附劑21、過濾網(wǎng)20、上柵板19和下部吸附層16后，因其中的水分被吸附劑吸收而變得很干燥。然后，再經(jīng)過銅絲網(wǎng)15，下柵板14和過濾網(wǎng)12，干燥、潔凈的壓縮空氣便從輸出管8排出。1濕空氣進(jìn)氣管 2頂蓋 3、5、10法蘭 4、6再生空氣排氣管 7再生空氣進(jìn)氣管 8干燥空氣輸出管 9排水管 11、22密封座 12、15、20鋼絲過慮網(wǎng) 13毛氈 14下柵板 16、21吸附劑層 17支撐板 18筒體 19上柵板5）過濾器 過濾器的作用是進(jìn)一步濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)。常用的過濾器有一次性過濾器（也稱簡(jiǎn)易過濾器，濾灰效率為5

24、070%）；二次過濾器（濾灰效率為7099%）。在要求高的特殊場(chǎng)合，還可使用高效率的過濾器。 如圖所示為一種一次性過濾器，氣流由切線方向進(jìn)入筒內(nèi)，在離心力的作用下分離出液滴，然后氣體由下而上通過多片鋼板、毛、氈、硅膠、焦炭、濾網(wǎng)等過濾吸附材料，干燥清潔的空氣從筒頂輸出。110蜜孔網(wǎng) 2280目細(xì)銅絲網(wǎng) 3焦碳 4硅膠等4.3.3 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器1. 1. 氣缸氣缸氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。2. 2. 氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)馬達(dá)也是氣動(dòng)執(zhí)行元件的一種。它的作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。即輸出力矩，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（1）氣動(dòng)馬達(dá)的分類氣馬達(dá)按結(jié)構(gòu)形式可分為：葉片式氣馬達(dá)、活塞式氣馬達(dá)和齒輪式氣馬達(dá)

25、等。 （2）氣動(dòng)馬達(dá)工作原理 如圖為葉片式氣動(dòng)馬達(dá)。與液壓葉片馬達(dá)相似，主要包括一個(gè)徑向裝有310個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子，偏心安裝在定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩側(cè)有前后蓋板，葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可徑向滑動(dòng)，葉片底部通有壓縮空氣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是靠離心力和葉片底部氣壓將葉片緊壓在定子內(nèi)表面上。定子內(nèi)有半圓形的切溝，提供壓縮空氣及排出廢氣 。4.4 4.4 電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求如下機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求如下：1）快速性 2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大 3）控制特性的連續(xù)性和直線性 4）調(diào)速范圍

26、寬，能使用于1：100010000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(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受過載。工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 如圖 所示，為工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖，工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個(gè)閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán) 伺服電機(jī)伺服電機(jī)是指帶有反饋的直流電機(jī)、交流電機(jī)、無刷電機(jī)、或者步進(jìn)電機(jī)，它們通過控制以期望的轉(zhuǎn)速（和相應(yīng)地期望轉(zhuǎn)矩）運(yùn)動(dòng)到達(dá)期望轉(zhuǎn)角。為此，反饋裝置向伺服電機(jī)控制器電路發(fā)送信號(hào)，提供電機(jī)的角度和速度。如果負(fù)荷增大，則轉(zhuǎn)速就會(huì)比期望轉(zhuǎn)速低，電流就會(huì)增加直到轉(zhuǎn)速和期望值相等。如果信號(hào)顯示數(shù)

27、度比期望值高，電流就會(huì)相應(yīng)的減小。如果還使用了位置反饋，那么位置信號(hào)用于在轉(zhuǎn)子到達(dá)期望的角位置時(shí)關(guān)掉電機(jī)。如圖所示為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理框圖。4.4.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或直線位移的元件，它的角位移和線位移量與脈沖數(shù)成正比。作為一種開環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)，在小型機(jī)器人中得到較廣泛的應(yīng)用。但由于其存在過載能力差、調(diào)速范圍相對(duì)較小、低速運(yùn)動(dòng)有脈動(dòng)、不平衡等缺點(diǎn)，一般只應(yīng)用于小型或簡(jiǎn)易型機(jī)器人中。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，主要包括脈沖發(fā)生器、環(huán)形分配器和功率放大等幾大部分，其原理框圖如圖所示。1. 1. 步進(jìn)電機(jī)工作原理步進(jìn)電機(jī)工作原理如圖所示為步進(jìn)電機(jī)工作的基本原理 步進(jìn)電

28、機(jī)的定子上有兩組線圈和一對(duì)永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子，當(dāng)給定子線圈加電時(shí)永磁轉(zhuǎn)子（或磁阻式步進(jìn)電機(jī)中的軟鐵心轉(zhuǎn)子）將旋轉(zhuǎn)到與定子磁場(chǎng)一致的方向，如圖圖a所示。除非磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，否則轉(zhuǎn)子就停留在該位置。 切斷當(dāng)前線圈中的電流，對(duì)下一組線圈通電，轉(zhuǎn)子將再次轉(zhuǎn)至和新磁場(chǎng)方向一致的方向，如圖圖b所示。當(dāng)切斷第二組線圈時(shí)，第一組線圈在一次接通，但是極性相反，這將使轉(zhuǎn)子沿同樣的方向又轉(zhuǎn)了一步。這個(gè)過程在關(guān)斷一組線圈并接通另一組線圈時(shí)保持繼續(xù)，經(jīng)過四步就使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)回到原來的初始位置 。 在第一部結(jié)束時(shí)，不是切斷第一組線圈并接通第二組線圈，而是接通兩組線圈的電源。此時(shí)，轉(zhuǎn)子將僅旋轉(zhuǎn)45度，和最小磁阻方向一致，如圖圖c所示。

29、按照力矩產(chǎn)生原理分類 激磁式激磁式 反應(yīng)式反應(yīng)式 混合式混合式 按照定子數(shù)目分類 單定子單定子 雙定子雙定子 多定子多定子 按照定子勵(lì)磁相數(shù)分類 三相三相 四相四相 五相五相 六相六相 按照各相繞組的分布規(guī)律分類 徑向分相徑向分相 (垂軸式垂軸式) 軸向分相軸向分相 (順軸式順軸式)2步進(jìn)電機(jī)常用類型步進(jìn)電機(jī)常用類型 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單三拍方式工作原理圖 4.4.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 機(jī)器人對(duì)直流伺服電機(jī)的基本要求機(jī)器人對(duì)直流伺服電機(jī)的基本要求：寬廣的調(diào)速范圍機(jī)械特性和調(diào)速特性均為線性無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（控制電壓降到零時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)能立即自行停轉(zhuǎn)）快速響應(yīng)好1. 直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)直流伺服電機(jī)的

30、特點(diǎn)（1）穩(wěn)定性（2）可控性好（3）響應(yīng)迅速（4）控制功率低，損耗?。?）轉(zhuǎn)矩大2. 直流伺服電機(jī)的分類及結(jié)構(gòu)直流伺服電機(jī)的分類及結(jié)構(gòu)（1）分類 按勵(lì)磁方式，直流伺服電動(dòng)機(jī)分為電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱直流伺服電動(dòng)機(jī)）和永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)如同普通直流電動(dòng)機(jī) ，分為串礪式、并勵(lì)式和他勵(lì)式。 直流伺服電動(dòng)機(jī)按其電樞結(jié)構(gòu)形式不同，分為普通電樞型、印制繞組盤式電樞型、線繞盤式電樞型、空心杯繞組電樞型和無槽電樞型（無換向器和電刷）。 1）印制繞組直流伺服電機(jī)（盤形轉(zhuǎn)子、盤形定子軸向粘接柱狀磁鋼，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，無齒槽效應(yīng)，無飽和效應(yīng)，輸出轉(zhuǎn)矩大）。 2）線繞盤式直流伺服電機(jī)（盤形

31、轉(zhuǎn)子、定子軸向粘接柱狀磁鋼，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，控制性能優(yōu)于其他直流伺服電機(jī)，效率高，輸出轉(zhuǎn)矩大）。 3）杯型電樞永磁直流電機(jī)（空心杯轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適用于增量運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng)）。 4）無刷直流伺服電機(jī)（定子為多相繞組，轉(zhuǎn)子為永磁式，可帶轉(zhuǎn)子位置傳感器，無火花干擾，壽命長(zhǎng)，噪聲低）。（2）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 如圖為電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其中包括三個(gè)主要部分。1）定子：定子磁極磁場(chǎng)由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式，直流伺服電機(jī)可分為永磁式和他激式。永磁式磁極由永磁材料制成，他激式磁極由沖壓硅鋼片疊壓而成，外繞線圈通以直流電流便產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。 2）轉(zhuǎn)子：又稱為電樞，由硅鋼片疊壓而成，表面嵌有線圈，通

32、以直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。 3）電刷和換向片：為使所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，轉(zhuǎn)子能沿固定方向均勻的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，電刷與外加直流電源相接，換向片與電樞導(dǎo)體相接。 3. 3. 直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)試的方法直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)試的方法在電樞控制方式下，直流伺服電機(jī)的主要靜態(tài)特性是機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性。（1）機(jī)械特性直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式如下：TCCRnCCRCUnTeTeTa202 n0電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速；R電樞電阻；Ce直流電機(jī)電動(dòng)勢(shì)結(jié)構(gòu)常數(shù)磁通；T轉(zhuǎn)矩；CT轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)常數(shù)直流電機(jī)機(jī)械特性 直流電機(jī)調(diào)節(jié)特性 4.4.3 交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)的缺點(diǎn)直流伺服電動(dòng)的缺點(diǎn)

33、1) 接觸式換向器不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴，而且運(yùn)行中容易產(chǎn)生火花，以及換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高，電刷易于磨損等，需要經(jīng)常維護(hù)檢修 2) 對(duì)環(huán)境的要求比較高，不適用于化工、礦山等周圍環(huán)境中有粉塵、腐蝕性氣體和易爆易燃?xì)怏w的場(chǎng)合。交流伺服電動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)交流伺服電動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉。堅(jiān)固耐用、慣量小、運(yùn)行可靠、很少需要維護(hù)、可用于惡劣環(huán)境等。 交流伺服電機(jī)的分類交流伺服電機(jī)的分類交流伺服電機(jī)分為兩種：同步型和感應(yīng)型。（1）異步型交流電機(jī) 異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)指的是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。（2）同步型交流電機(jī) 同步型交

34、流伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。它的定子與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，都在定子上裝有對(duì)稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。 2. 異步交流伺服電機(jī)的基本原理異步交流伺服電機(jī)的基本原理1）轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有電流流過。2）有電流流過的導(dǎo)條在磁場(chǎng)中受到的電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁力矩，使轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。3）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁鐵的轉(zhuǎn)速成正比。4）由于轉(zhuǎn)子自身阻轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的影響，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速要小于磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)速，故稱異步電動(dòng)機(jī)。異步交流電機(jī)工作原理圖

35、異步交流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 3. 交流伺服電機(jī)的調(diào)速方法交流伺服電機(jī)的調(diào)速方法異步交流電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本公式：其中：n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min；f電源電壓頻率，單位：Hz；p電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)；s轉(zhuǎn)差率，S=n0-n/n0n0電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速），單位：r/min；由上式可見，改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種：1）改變極對(duì)數(shù)P, 但一般交流電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)不能改變，磁極對(duì)數(shù)可變的電動(dòng)機(jī)稱為多速電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榇艠O對(duì)數(shù)只能成對(duì)出現(xiàn)，所以轉(zhuǎn)速只能成倍改變，因此只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速，速度不能平滑調(diào)節(jié)。2）改變轉(zhuǎn)差率S,適合于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入電阻使電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)差率增大。串入的電阻越

36、大，轉(zhuǎn)速越低，但調(diào)速范圍窄，不易控制。3）改變交流頻率f,目前高性能的調(diào)試系統(tǒng)大多采用變頻調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍的無級(jí)調(diào)速，且轉(zhuǎn)速與頻率成正比。4變頻調(diào)速變頻調(diào)速（1）原理及構(gòu)成 主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。（2）優(yōu)點(diǎn)1）電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。采用變頻調(diào)速，可使電機(jī)的工作磁場(chǎng)接近

37、圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2）較高的效率和功率因數(shù)。采用變頻調(diào)速可使電機(jī)的轉(zhuǎn)差率很小，損耗小、效率較高3）調(diào)速范圍寬：頻率可以在低于和高于電源頻率的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。4）開環(huán)精度較高：采用數(shù)字控制時(shí)，變頻調(diào)速能夠得到較高的開環(huán)控制精度。（3）分類）分類1）按變換的環(huán)節(jié)分類 交-直-交變頻器 ； 交-交變頻器 2）按直流電源性質(zhì)分類 電壓型變頻器 ； 電流型變頻器3）按主電路工作方法可分為電壓型變頻器、電流型變頻器。 4）按照工作原理分類可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等。5）按照變頻調(diào)壓方法可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器。 6）按照用途分類 可以分

38、為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。此外，變頻器還可以按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類，按控制方式分類，按主開關(guān)元器件分類，按輸入電壓高低等方式分類。 4.5 4.5 新型驅(qū)動(dòng)器新型驅(qū)動(dòng)器4.5.1 壓電驅(qū)動(dòng)器 壓電效應(yīng)的原理是，如果對(duì)壓電材料施加壓力，它便會(huì)產(chǎn)生電位差（稱之為正壓電效應(yīng)），反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力（稱為逆壓電效應(yīng)）。 壓電驅(qū)動(dòng)器是利用逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微量位移的執(zhí)行裝置。壓電材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：易于微型化、控制方便、低壓驅(qū)動(dòng)、對(duì)環(huán)境影響小以及無電磁干擾等。 如圖是一種典型的應(yīng)用于微型管道機(jī)器人的足式壓電微執(zhí)行器足式壓電微執(zhí)

39、行器，有一個(gè)壓電雙晶薄片及其上兩側(cè)分別貼置的兩片類鰭型彈性體足構(gòu)成。壓電雙晶片在電壓信號(hào)作用下產(chǎn)生周期性的定向彎曲，將使彈性體與管道兩側(cè)接觸處的動(dòng)態(tài)摩擦力不同，從而推動(dòng)執(zhí)行器向前運(yùn)動(dòng)。4.5.2 形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器1. 形狀記憶合金的定義及特點(diǎn)形狀記憶合金的定義及特點(diǎn) 定義： 狀記憶合金是一種特殊的合金，一旦使它記憶了任何形狀，即使產(chǎn)生變形，但當(dāng)加熱到某一適當(dāng)溫度時(shí)，它就能恢復(fù)到變形前的形狀。利用這種驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)即為形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)技術(shù)。 特點(diǎn)： 1）變形量大。 2）變位方向自由度大。 3）變位可急劇發(fā)生。 應(yīng)用： 它具有位移較大、功率重量比高、變位迅速、方向自由的特點(diǎn)。特別適用于小負(fù)載高速度、高精度的機(jī)器人裝配作業(yè)、顯微鏡內(nèi)樣品移動(dòng)裝置、反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)裝置、醫(yī)用內(nèi)窺鏡、人工心臟、探測(cè)器、保護(hù)器等產(chǎn)品上。2形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 形狀記憶合金微驅(qū)動(dòng)器除具有高的功率/重量比這一特點(diǎn)外，它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無污染、無噪聲、具有傳感功能，便于控制等特點(diǎn) 缺點(diǎn)