第4章機器人驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動方式伺服系統(tǒng)傳動機構(gòu)第4章機器人驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動方式1一、驅(qū)動方式液壓氣壓電動功率/質(zhì)量比大小較大綜合功率20-30%<10%60-70%控制性能精度較高反應(yīng)靈敏精度較低低速不易控制精度高系統(tǒng)較復(fù)雜維護與應(yīng)用方便對油溫要求高方便對氣壓要求高方便對環(huán)境影響漏油噪聲基本沒有投資/運行成本較高/高低/低高/較低應(yīng)用范圍低速、重型快速、小型通用電動：伺服電機、步進電機、直線電機等一、驅(qū)動方式液壓氣壓電動功率/質(zhì)量比大小較大綜合功率20-2二、伺服系統(tǒng)1.對伺服系統(tǒng)的基本要求1)位置精度和調(diào)速范圍K1/S

PgPoωminωmax放大環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)非線性環(huán)節(jié)速度/位置反饋比較環(huán)節(jié)二、伺服系統(tǒng)1.對伺服系統(tǒng)的基本要求1)位置精度和調(diào)速3為了保證位置精度必須采用位置反饋系統(tǒng)，且位置檢測元件應(yīng)具有足夠高的精度。

ωmax：電機的最高轉(zhuǎn)速

ωmin：電機的最低轉(zhuǎn)速（機械摩擦力矩等所致） K：系統(tǒng)放大系數(shù)

ω=Kδf

δ：脈沖當(dāng)量rpm/Hz f：指令脈沖頻率Hz轉(zhuǎn)速比：

D=ωmax/ωmin=ωmax/Kδfmin

ωmin

↓→D↑； δ↓→速度分辨率為了保證位置精度必須采用位置反饋系統(tǒng)，且位置檢42)系統(tǒng)靜差率希望控制系統(tǒng)的剛性好（抗干擾性），即靜差率S要小。S=Δω/MΔω：角速度波動量（力矩從0→額定力矩）M：干擾力矩幅值對于Mf干擾，所引起的速度波動：Δω(S)=Mf(S)/(Js+Gr(S))若Δω(∞)=0，則Gr(0)=∞

2)系統(tǒng)靜差率希望控制系統(tǒng)的剛性好（抗干擾性），即靜差率S53)速度誤差宏觀速度有要求，微觀速度要求不高。運動控制僅保證：t1

=t2=……tn=li/v

dl/dt≠v

速度偏差最大：10%以上

4)系統(tǒng)的響應(yīng)性避免超調(diào)量，避免引起定位誤差希望系統(tǒng)的阻尼比適當(dāng)大一些l1l2LlnA→B直線運動：速度：vAB3)速度誤差運動控制僅保證：t1=t2=……tn62.伺服系統(tǒng)的構(gòu)成：1)模擬伺服驅(qū)動系統(tǒng)偏差計數(shù)器D/A速度控制器電流控制器開關(guān)型放大器PWMMPGTGPg電流環(huán)速度環(huán)位置環(huán)2.伺服系統(tǒng)的構(gòu)成：1)模擬伺服驅(qū)動系統(tǒng)偏差計數(shù)器D/A72)數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)位控芯片D/A電流調(diào)節(jié)器開關(guān)型放大器PWMMPG指令電流環(huán)位置/速度環(huán)2)數(shù)字伺服驅(qū)動系統(tǒng)位控芯片D/A電流調(diào)節(jié)器開關(guān)型放大8采用數(shù)字式伺服驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點：①提高控制精度速度精度：0.1%→0.01%；扭矩精度：5%→0.5%②提高控制性能響應(yīng)速度↑；動態(tài)特性↑；控制品質(zhì)↑

③提高系統(tǒng)集成度，減小硬件開銷采用數(shù)字式伺服驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點：9機器人傳動系統(tǒng)的要求：1）質(zhì)量輕，功率/質(zhì)量比大，效率高2）響應(yīng)速度快，動態(tài)特性好3）動作平滑，無沖擊4）控制靈活，位移偏差和速度偏差小5）安全可靠6）操作和維護方便7）對環(huán)境無污染，噪聲小8）經(jīng)濟合理，體積小3.機器人傳動系統(tǒng)選擇：機器人傳動系統(tǒng)的要求：3.機器人傳動系統(tǒng)選擇：10電機：傳統(tǒng)直流伺服電機→直流無刷電機→交流無刷電機傳統(tǒng)直流電機與無刷電機的區(qū)別：傳統(tǒng)直流電機：定子為永磁材料或者直流勵磁 轉(zhuǎn)子由電樞電壓驅(qū)動，機械換向

無刷電機：轉(zhuǎn)子為永磁材料定子由電樞電壓驅(qū)