單元5工業(yè)機器人電氣系統(tǒng)的裝配與調試簡答題

1.機器人控制系統(tǒng)電氣元件主要有哪些?

斷路器、接觸器、中間繼電器、熱繼電器、按鈕、指示燈、萬能轉換開關和行程開關是電氣控制回路中最常見的八種元件.

2.常見電氣元件的安裝方式主要有哪些?分別有什么特點?

電子元件有如下幾種插入方式:臥式、立式、橫裝式、嵌入式、倒裝式。

它們的各自特點如下:

1)臥式插裝是將元器件貼近印制電路板水平插裝,具有穩(wěn)定性好,比較牢固等優(yōu)點,適用于印制板結構比較寬?；蜓b配高度受到一定限制的情況。

2)立式插裝又稱垂直插裝是將元器件垂直插入印制電路基板安裝孔,具有插裝密度大,占用印制電路板的面積小,拆卸方便等優(yōu)點,多用于小型印制板插裝元器件較多的情況。

3)橫裝式插裝是先將元器件垂直插入,然后再沿水平方向彎曲,對于大型元器件要采用膠粘、捆扎等措施以保證有足夠的機械強度,適用于在元器件插裝中對組件。

4)嵌入式插裝是將元器件的殼體埋于印制電路板的嵌入孔內,為提高元器件安裝的可靠性,常在元件與嵌入孔間涂上膠粘劑,該方式可提高元器件的防震能力,降低插裝高度。

5)倒裝式現(xiàn)已較少使用。3.空氣斷路器和交流接觸器各有什么作用?

一，功能不同。空氣開關具有過載、短路和欠壓保護功能，它能承受較大的負荷及更大的短路電流，并有自動斷路功能。一般應用于：電力線路、用電設備的接通、斷開與自動保護。交流接觸器利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。

主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。二，結構不同?？諝忾_關一般有專用的滅弧室和脫扣機構。有些還有專門的操作機構。交流接觸器一般沒有專用的滅弧室和脫扣機構。三，外觀不同。交流接觸器有專用的輔助接點和磁力線圈。空氣開關沒有。交流接觸器和空氣開關區(qū)別交流接觸器是控制元件，空氣開關是保護元件。在電氣中起著不同的作用。交流接觸器，是由磁力系統(tǒng)在控制電流作用下吸合，釋放。空氣開關具有，過載，欠壓，缺相，短路，漏電等的保護功能。在電氣回路中它們加上熱繼電器，按鈕，指示燈，等輔件。就是一個控制系統(tǒng)。交流接觸器和空氣開關區(qū)別交流接觸器不等于空氣開關，它們兩個是相同功能少不同功能多的電氣元器件。相同功能是：都可用來接通和切斷負載電源。不同功能是：空開有短路、過載、過流保護功能，而接觸器沒有，需要其他器件協(xié)助。操作不同：小容量空開是通常手動操作，實現(xiàn)接通與分斷及故障自動分斷。而接觸器是其線圈通/斷電，產(chǎn)生/失去磁場→產(chǎn)生/失去磁力，使接觸器吸合/分斷的。4.簡述控制柜線路的安裝步驟。

1.掌握線路工作原理的前提下，繪制出電氣安裝接線圖。2.檢查電氣元件的質量。檢查電氣元件外觀是否完好、各接線端子及緊固件是否齊全、操作機構和復位機構的功能是否靈活、絕緣電阻是否達標等。3.底板選料與剪裁。底板可選擇2.5~5mm厚的鋼板或5mm厚的層壓板等，按電氣元件的數(shù)量和大小、擺放位置和安裝接線圖確定板面的尺寸。4.電氣元件的定位。按電氣產(chǎn)品說明書的安裝尺寸，在底板上確定元件安裝孔的位置并固定鉆孔中心。選擇合適的鉆頭對準鉆孔中心進行沖眼。在此過程中，鉆孔中心應保持不變。5.電氣元件的固定。用螺栓加以適當?shù)膲|圈，將電氣元件按各自的位置在底板上進行固定。

5.思考各元件的安裝距離要求及布線要求。

1、前提：所有元器件應按制造廠規(guī)定的安裝條件進行安裝。

適用條件：需要的滅弧距離。拆卸滅弧柵需要的空間等，對于手動開關的安裝，必須保證開關的電弧對操作者不產(chǎn)生危險。2、組裝前首先看明圖紙及技術要求。3、檢查產(chǎn)品型號、元器件型號、規(guī)格、數(shù)量等與圖紙是否相符。4、檢查元器件有無損壞。5、必須按圖安裝

(如果有圖）。6、元器件組裝順序應從板前視，由左至右，由上至下。同一型號產(chǎn)品應保證組裝一致性。8、面板、門板上的元件中心線的高度應符合規(guī)定。9、組裝所用緊固件及金屬零部件均應有防護層，對螺釘過孔、邊緣及表面的毛刺、尖鋒應打磨平整后再涂敷導電膏。10、對于螺栓的緊固應選擇適當?shù)墓ぞ撸坏闷茐木o固件的防護層，并注意相應的扭距。11、主回路上面的元器件，一般電抗器，變壓器需要接地，斷路器不需要接地，下圖中為電抗器接地。組裝產(chǎn)品應符合以下條件：操作方便。元器件在操作時，不應受到空間的防礙，不應有觸及帶電體的可能。維修容易。能夠較方便地更換元器件及維修連線。各種電氣元件和裝置的電氣間隙、爬電距離應符合相關標準規(guī)定。保證一、二次線的安裝距離。6.思考機器人各關節(jié)的運動方向及運動范圍。

六軸工業(yè)機器人的六個軸，每個軸都是一個電機配備減速機來傳動，各個軸的運動方式和方向都不同，每個軸其實是模擬人手的各個關節(jié)的動作。一軸：一軸是連接底座的部位，主要是承載上面軸的重量與底座的左右旋轉。二軸：控制機器人主臂的前后擺動、整個主臂上下運動的功能。三軸：三軸同樣是控制機器人前后擺動功能，只是比第二軸的擺臂范圍小。四軸：四軸是控制工業(yè)機器人上面的圓形管的部分可自由旋轉的部位，活動范圍相當于人的小臂，不過不是360°旋轉，里面有電線，跟人小臂的旋轉范圍相同。五軸：第五軸控制微調的上下翻轉動作，通常是當產(chǎn)品抓取后可以使產(chǎn)品翻轉的動作。六軸：第六軸就是末端法蘭，可以360°旋轉。

7.本單元任務二中機器人所用伺服電機打開剎車所需電壓及電流分別是多少?

DC24V電源驅動；

電機絕對值式編碼器外接DC3.6V電源。8.查找相關資料，了解各種編碼器的類型，思考機器人伺服電機編碼器為什么需要提供外部電池供電。

工業(yè)機器人編碼器的定義是指監(jiān)控位置.角度和速度的傳感器分為旋轉編碼器和線性編碼器。旋轉編碼器分為增量編碼器和絕對值編碼器（線性編碼器分為拉線傳感器和非接觸式線性傳感器），編碼器編制信號（如比特流）或數(shù)據(jù).轉換為可用通信.傳輸和存儲信號形式的設備。編碼器將角位移或直線位移轉換為電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。工業(yè)機器人編碼器分類：根據(jù)讀取方法，編碼器可分為接觸式和非接觸式；根據(jù)工作原理，編碼器可分為增量式和絕對式。增量編碼器將位移轉換為周期性電信號，然后將電信號轉換為計數(shù)脈沖，用脈沖數(shù)表示位移大小。絕對編碼器的每個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此其示值僅與測量的開始和結束有關，而與測量的中間過程無關。工業(yè)機器人編碼器的分類根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學式.磁式.根據(jù)其刻度法和信號輸出形式，感應式和電容式可分為增量式.三種絕對式和混合式。1.增量編碼器：增量編碼器可以生成位置.角度和轉數(shù)等信息。每個轉刻線的數(shù)量決定了編碼器每個轉向控制裝置傳輸?shù)拿}沖數(shù)?？刂蒲b置從參考點計算脈沖數(shù)，以確定當前位置。啟動后，該編碼器需要操作參考點，以返回參考點，以確定編碼器的實際位置。增量編碼器直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖A.B和Z相；A.B兩組脈沖相位差為90度，便于判斷旋轉方向，而Z相是每旋轉一個脈沖，用于基準點定位。其優(yōu)點是原理結構簡單，機械平均壽命可達數(shù)萬小時以上，抗干擾能力強，可靠性高，適用于長途傳輸。其缺點是無法輸出軸旋轉的絕對位置信息。2.絕對編碼器：可生成位置.角度、轉數(shù)等信息，并計算指定類型的步距。因此，每個步距角都分配了獨特的碼型。每個轉彎可用的碼型數(shù)量決定了分辨率。每個碼型可以形成唯一的參考點，提供絕對的位置信息。因此，啟動后，無需參考點即可測量此類編碼器。單圈編碼器測量一個圈內的絕對位置。多圈編碼器不僅可以測量一個圈內的位置，還可以提供轉彎數(shù)量。絕對編碼器是一種直接輸出數(shù)字的傳感器。它的圓形碼盤上沿徑向有幾個同心碼盤。每條道路由透光和不透光的風扇區(qū)組成。相鄰碼道的風扇樹木是雙重關系。碼盤上的碼道數(shù)是其二進制數(shù)字的位數(shù)。盤的一側是光源，另一側對應的每個碼道都有一個光敏元件。當盤處于不同位置時，每個光敏元件根據(jù)光是否轉換相應的電平信號，形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不需要計數(shù)器。您可以在轉軸的任何位置閱讀固定的對應位置的數(shù)字代碼。顯然，必須有N條路嗎？目前，中國有16種絕對編碼器產(chǎn)品。3、混合式絕對編碼器：混合絕對編碼器輸出兩組信息，一組用于檢測具有絕對信息功能的磁極位置；另一組與增量編碼器完全相同。

機器人伺服電機編碼器為什么需要提供外部電池供電：

伺服電機通常需要配備電池，主要是為了保持編碼器的位置信息和參數(shù)設置等數(shù)據(jù)。編碼器是伺服電機控制系統(tǒng)中的重要組成部分，用于檢測電機轉子的位置和速度等信息，并將這些信息反饋給控制器進行運動控制。如果在電機停止工作或斷電后，編碼器的位置信息丟失，那么下次啟動時就需要重新進行位置校準和參數(shù)設置，從而影響電機的性能和精度。為了避免這種情況的發(fā)生，伺服電機通常會配備電池來供電，以保持編碼器的位置信息和參數(shù)設置等數(shù)據(jù)。當電機停止工作或斷電時，電池會繼續(xù)為編碼器供電，以保持其內部的存儲器和電路等部件正常工作。當電機再次啟動時，編碼器可以快速恢復之前的位置信息和參數(shù)設置，從而實現(xiàn)高精度的運動控制。需要注意的是，伺服電機配備的電池類型和容量等參數(shù)需要根據(jù)具體的應用場景和要求來選擇，以確保電池能夠滿足長時間的供電需求，并且不會對電機的性能和可靠性產(chǎn)生負面影響。

9.簡述伺服電機的工作原理。

伺服電機驅動器的工作原理伺服驅動器又稱為“伺服控制器”“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位，目前是傳動技術的高端產(chǎn)品。同服進給系統(tǒng)的要求：1、調速范圍寬；2、定位精度高；3、有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性；4、快速響應，無超調；為了保證生產(chǎn)率和加工質量，除了要求有較高