工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-电动驱动式(2)
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工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-液压驱动(3)
• 但液压驱动系统对密封的要求 较高，对温度有要求，此外要 求的制作精度较高，
小臂 铰接活塞缸 大臂 升降缸 夹臂缸 手爪
铰接活塞缸 立柱
二、液压驱动式特点
三、液压驱动式的应用
Nachi的SC700机器人与SC500机器人
自重式手部结构
工业机器人的驱动装置 ——液压驱动式
主要内容
• 液压驱动的工作原理
• 液压驱动式特的工作原理
• 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转变成机械能。
高压储能罐 液压 马达/泵
发动机
低压罐
二、液压驱动式特点
• 液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨 迹控制； • 操作力大、功率体积比大，适 合于大负载、低速驱动。
小臂 铰接活塞缸 大臂 升降缸 夹臂缸 手爪
铰接活塞缸 立柱
二、液压驱动式特点
三、液压驱动式的应用
Nachi的SC700机器人与SC500机器人
自重式手部结构
工业机器人的驱动装置 ——液压驱动式
主要内容
• 液压驱动的工作原理
• 液压驱动式特的工作原理
• 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转变成机械能。
高压储能罐 液压 马达/泵
发动机
低压罐
二、液压驱动式特点
• 液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨 迹控制； • 操作力大、功率体积比大，适 合于大负载、低速驱动。
工业机器人的组成一体化教程模块五工业机器人的驱动器系统
多种驱动方式
根据实际需要，可采用多种驱动方 式组合使用，实现机器人性能的优 化。
驱动系统的维护和保养
定期检查
清洁与润滑
定期检查驱动系统各部件，如电动机、轴承 、液压油等，确保其正常运转。
定期清洁驱动部件并加注润滑剂，以降低磨 损和噪音。
更换磨损件
系统调试
当驱动部件出现严重磨损或损坏时，及时更 换。
驱动器系统的性能和可靠性直接影响了机器人的运动精度和 速度，以及机器人的使用效果和生产效率。
工业机器人驱动器系统的基本组成
电机
电机是驱动器系统的核心元件，用于产生动力和 运动。工业机器人中常用的电机包括步进电机、 直流电机、交流电机等。
传感器
传感器是驱动器系统的感觉器官，用于检测机器 人的运动位置、速度和姿态。传感器可以通过检 测电机的转速、转角等信息来反馈给控制器，从 而实现机器人的闭环控制。
运行距离
根据机器人运行距离，选择合适的驱动系 统。
安全性
考虑驱动系统的安全性，选择不会因故障 或异常情况影响机器人安全的驱动系统。
选择合适的驱动系统
电动机驱动
采用电动机作为驱动部件，适用于 需要较高速度和精度的机器人。
液压驱动
利用液压系统作为驱动部件，适用 于需要较大力量和扭矩的机器人。
气压驱动
利用气压作为驱动部件，适用于需 要快速响应和防爆的机器人。
控制器
控制器是驱动器系统的指挥中心，用于控制电机 的运动轨迹、速度和精度。控制器可以通过调节 电机的电流、电压等参数来实现对电机的精确控 制。
驱动器
驱动器是连接电机和控制器之间的桥梁，用于将 控制器的指令转化为电机的运动。驱动器通常由 电力电子器件组成，包括晶体管、场效应管等。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-简介(1)
工业机器人的驱动装置简介主要内容?驱动系统简介?驱动方式?驱动器分类?驱动系统的选用一驱动系统?向机械结构系统各部件提供动力的装置驱动系统驱动器传动机构二驱动方式?1
工业机器人的驱动装置 ——简介
主要内容
• 驱动系统简介
• 驱动方式 • 驱动器分类 • 驱动系统的选用
一、驱动系统
• 向机械结构系统各部件提供动力的装置
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
2. 根据作业环境要求： 从事喷涂作业的工业机器人，由于工作环境需要防爆，需要考虑机器人的 防爆性能，多采用电液伺服驱动系统和具有本征防爆的交流电动伺服驱动 系统。 在腐蚀性、易燃易爆气体、放射性物质环境中工作的移动机器人，一般采 用交流伺服驱动； 在要求洁净的环境中工作的机器人多采用直接驱动电动机驱动系统。
驱动系统
驱动器
传动机构
二、驱动方式
• 1. 间接驱动
• 2. 直接驱动
三、驱动器分类
驱动器 气动 液压 电动 电液气综合
直动 气缸
气动 马达
气爪
液压 马达
液压 缸
永磁 式直 流电 动机
无刷 电动 机
步进 电动 机
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
1. 根据操作负载要求： 低速大负载时，可选用液压驱动系统； 中等负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载、高速时，可选用气动驱动系统。
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
3. 根据操作运行要求： 在重复精度和运行速度要求较高 （速度相对较低≤4.5m/s）的情 况，可采用AC、DC或步进电动 机伺服驱动系统； 在速度、精度要求均很高的情况， 多采用
工业机器人的驱动装置 ——简介
主要内容
• 驱动系统简介
• 驱动方式 • 驱动器分类 • 驱动系统的选用
一、驱动系统
• 向机械结构系统各部件提供动力的装置
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
2. 根据作业环境要求： 从事喷涂作业的工业机器人，由于工作环境需要防爆，需要考虑机器人的 防爆性能，多采用电液伺服驱动系统和具有本征防爆的交流电动伺服驱动 系统。 在腐蚀性、易燃易爆气体、放射性物质环境中工作的移动机器人，一般采 用交流伺服驱动； 在要求洁净的环境中工作的机器人多采用直接驱动电动机驱动系统。
驱动系统
驱动器
传动机构
二、驱动方式
• 1. 间接驱动
• 2. 直接驱动
三、驱动器分类
驱动器 气动 液压 电动 电液气综合
直动 气缸
气动 马达
气爪
液压 马达
液压 缸
永磁 式直 流电 动机
无刷 电动 机
步进 电动 机
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
1. 根据操作负载要求： 低速大负载时，可选用液压驱动系统； 中等负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载、高速时，可选用气动驱动系统。
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
3. 根据操作运行要求： 在重复精度和运行速度要求较高 （速度相对较低≤4.5m/s）的情 况，可采用AC、DC或步进电动 机伺服驱动系统； 在速度、精度要求均很高的情况， 多采用
第4章 工业机器人的动力系统
模拟式位置控制系统原理图
数字式位置控制系统原理图
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.5.交流伺服调速 1. 绝对值运算器 2. 函数发生器 3. 逻辑控制器
SPWM变频调速原理图
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统 4.3.1直流伺服系统的分类 1.直流有刷伺服电机
4.2 交流伺服动力系统（掌握） 4.3 直流伺服动力系统（掌握）
4.4 液压气动系统主要设备及特性（掌握）
第四章工业机器人的动力系统
工业机器人技术基础
4.1 工业机器人的动力系统的类型
4.1.1.工业机器人的动力系统的类型
工业机器人动力系统将电能或流体能等转换成机械能的动力 装置，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使工 业机器人完成指定的工作任务，它是用来使机器人运动的动 力机构，好比是机器人的心脏。
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.2交流伺服电动机的类型 2.永磁同步交流伺服电机
永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。在 转子上装有特殊形状高性能的永磁体，用以产生恒定磁场 ，无需励磁绕组和励磁电流。
永磁同步电机结构图
第四章 工业机器人动力系统
直流无刷伺服电机的特点：转动惯量小、启动电压低、空载 电流小 弃接触式换向系统，大大提高电机转速，最高转速高 达100 000rpm；无刷伺服电机在执行伺服控制时，无须编码 器也可实现速度、位置、扭矩等的控制；容易实现智能化， 其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相；不存在 电刷磨损情况，除转速高之外，还具有寿命长、噪音低、无 电磁干扰等特点。
工业机器人电动驱动系统
工业机器人电动驱动系统工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用。
为了满足不断增长的需求，机器人技术也在不断发展和进步。
其中，电动驱动系统是工业机器人的关键组成部分之一。
本文将重点介绍工业机器人电动驱动系统的原理和应用。
一、电动驱动系统的概述电动驱动系统是工业机器人实现运动和执行任务的核心技术。
其由多个部件组成，包括电机、传感器、控制器、减速器等。
电机通过接收控制器发送的信号，转化为机械能，推动机器人实现各种运动。
传感器用于感知环境变化，提供反馈信号，使机器人能够根据周围环境做出相应的动作调整。
减速器则起到减速增力的作用，提高机器人的运动精度和稳定性。
二、电动驱动系统的工作原理1. 电机控制工业机器人电动驱动系统中常使用的电机有直流电机和交流电机。
电机的转速和转矩可通过调整电机的电流和电压来控制。
控制器通过接收来自机器人控制系统的指令来调整电机的电流和电压，从而实现机器人的精确控制。
2. 传感器反馈传感器的作用是实时感知机器人周围环境的变化，并将反馈信号传输给控制器。
常用的传感器有位置传感器、压力传感器、力传感器等。
通过分析传感器的反馈信号，控制器可以及时调整电机的控制参数，实现机器人的闭环控制。
3. 减速器作用减速器主要用于改变电机的转速和转矩，提供足够的力矩输出。
在机器人的关节部位，通常使用减速器来使机械手臂能够更加精确地移动和定位。
减速器能够减小电机输出的转速，同时增大输出的力矩，从而提高机器人的运动控制性能。
三、电动驱动系统的应用工业机器人电动驱动系统广泛应用于各个制造行业。
以下是一些典型的应用领域：1. 汽车制造在汽车制造业中，工业机器人常被用于焊接、喷涂、装配等工序。
电动驱动系统能够使机械手臂具备高速、高精度、高稳定性的运动特性，从而提高生产效率和质量。
2. 电子制造在电子制造业中，机器人常用于半导体芯片的制造和组装。
电动驱动系统使机器人能够实现准确的定位和精细的操作，从而提高产能和生产质量。
电子教案-工业机器人技术基础(夏智武)PPT+参考答案-2-2工业机器人电机驱动方式
由于电动机使用方便，且随着材料性能的提高，电机性能也逐渐提高。所以 总的看来，机器人关节驱动将逐渐普遍采取为电动式。
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工业机器人电机驱动方式分类及特点
交流伺服 电机
交流伺服电机在工业机器人上的应用
2/
工业机器人电机驱动方式分类及特点
直线电机 直线电机在并联机器人上的应用
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THANKS!
工业机器人电机驱动方式
工业机器人电机驱动方式分类及特点
电动机驱动是现代工业机器人的一种主流驱动方式，电动机驱动分为普通交 直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动，步进电动机驱动、直线电机驱动。 （1）普通交、直流电动机驱动需要加减速传动装置，输出力矩大，但控制性能 差，惯性大，适用于中型或重型机器人。 （2）交、直流伺服电动机驱动用于闭环控制系统，输出力矩相对小，控制性能 好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。 （3）步进电机驱动用于开环控制，一般用于对速度和位置要求不高的场合，工 业机器人很少使用。 （4）直线电机及其驱动控制系统在技术上已日趋成熟，已具有传统驱动-传动 装置无法比拟的优越性能，适用于非常高速和非常低速、高加速度，高精度要 求的场合，无空回、磨损小、结构简单、无需减速机等传动装置。鉴于并联机 器人中有大量的直线驱动需求，因此直线电机在并联机器人领域已经得到了广 泛应用。
华航科技 致真唯实
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工业机器人电机驱动方式分类及特点
交流伺服 电机
交流伺服电机在工业机器人上的应用
2/
工业机器人电机驱动方式分类及特点
直线电机 直线电机在并联机器人上的应用
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THANKS!
工业机器人电机驱动方式
工业机器人电机驱动方式分类及特点
电动机驱动是现代工业机器人的一种主流驱动方式，电动机驱动分为普通交 直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动，步进电动机驱动、直线电机驱动。 （1）普通交、直流电动机驱动需要加减速传动装置，输出力矩大，但控制性能 差，惯性大，适用于中型或重型机器人。 （2）交、直流伺服电动机驱动用于闭环控制系统，输出力矩相对小，控制性能 好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。 （3）步进电机驱动用于开环控制，一般用于对速度和位置要求不高的场合，工 业机器人很少使用。 （4）直线电机及其驱动控制系统在技术上已日趋成熟，已具有传统驱动-传动 装置无法比拟的优越性能，适用于非常高速和非常低速、高加速度，高精度要 求的场合，无空回、磨损小、结构简单、无需减速机等传动装置。鉴于并联机 器人中有大量的直线驱动需求，因此直线电机在并联机器人领域已经得到了广 泛应用。
华航科技 致真唯实
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工业机器人技术基础课件(最全)
确诊断故障。
提高设备使用寿命策略探讨
01
02
03
04
合理选型
根据生产需求选择合适的工业 机器人型号和规格。
规范操作
制定详细的操作规范，确保工 业机器人在正确的操作下运行。
定期保养
按照保养计划对工业机器人进 行定期保养，延长其使用寿命。
技术升级
及时关注新技术发展，对工业 机器人进行技术升设计，包 括齿轮传动、链传动、带传动等。
电机类型
详细讲解工业机器人常用的电机类型， 如直流电机、交流电机、步进电机、 伺服电机等。
驱动技术应用
探讨驱动技术在工业机器人中的应用， 如关节驱动、直线驱动等。
编程与仿真技术
编程语言
介绍工业机器人常用的编程语言，如 VAL、IML、KAREL等。
定期对工业机器人的各项
参数进行调整和校准，确
保其正常运行。
故障诊断与排除方法论述
观察法
通过观察工业机器人的 运行状态，判断是否存
在异常。
听觉法
触觉法
仪器检测法
通过听工业机器人运行 时的声音，判断是否存
在故障。
通过触摸工业机器人的 某些部位，感受其温度、
振动等是否正常。
使用专用检测仪器对工 业机器人进行检测，准
性能评估
分析程序执行时间、内存 占用等指标，进行性能优 化
工业机器人系统集成与应用
05
案例
系统集成原理及方法论述
系统集成定义
将工业机器人与周边设备、传感 器、控制系统等进行有效整合， 实现自动化生产线的构建和优化。
集成方法
包括硬件集成和软件集成。硬件集 成涉及机器人选型、配置及与周边 设备的连接；软件集成则关注控制 系统设计、编程与调试。
提高设备使用寿命策略探讨
01
02
03
04
合理选型
根据生产需求选择合适的工业 机器人型号和规格。
规范操作
制定详细的操作规范，确保工 业机器人在正确的操作下运行。
定期保养
按照保养计划对工业机器人进 行定期保养，延长其使用寿命。
技术升级
及时关注新技术发展，对工业 机器人进行技术升设计，包 括齿轮传动、链传动、带传动等。
电机类型
详细讲解工业机器人常用的电机类型， 如直流电机、交流电机、步进电机、 伺服电机等。
驱动技术应用
探讨驱动技术在工业机器人中的应用， 如关节驱动、直线驱动等。
编程与仿真技术
编程语言
介绍工业机器人常用的编程语言，如 VAL、IML、KAREL等。
定期对工业机器人的各项
参数进行调整和校准，确
保其正常运行。
故障诊断与排除方法论述
观察法
通过观察工业机器人的 运行状态，判断是否存
在异常。
听觉法
触觉法
仪器检测法
通过听工业机器人运行 时的声音，判断是否存
在故障。
通过触摸工业机器人的 某些部位，感受其温度、
振动等是否正常。
使用专用检测仪器对工 业机器人进行检测，准
性能评估
分析程序执行时间、内存 占用等指标，进行性能优 化
工业机器人系统集成与应用
05
案例
系统集成原理及方法论述
系统集成定义
将工业机器人与周边设备、传感 器、控制系统等进行有效整合， 实现自动化生产线的构建和优化。
集成方法
包括硬件集成和软件集成。硬件集 成涉及机器人选型、配置及与周边 设备的连接；软件集成则关注控制 系统设计、编程与调试。
工业机器人技术基础(最全)最新精选PPT课件
第一关节 动力学方程
第二关节 动力学方
程
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学——动力学的部署 将经（正向，逆向？）动力学计算出的力矩， 以前馈的方式，加入到伺服的电流控制环路
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学 ——动力学控制器的评价指标 控制性能的好坏主要通过位置跟踪偏差，速度跟踪偏差以及
z
0
z
0
z
0
o
1
? ?
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿
的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
1末.已端知的机位器姿人；各关节的位置，求机器人 2各.已关知节机的器位人置末. 端的位姿，求机器人
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 机器人工坐业标机器人基础知识
系
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人工性业能机指器人基础知识
标
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
位姿准确度和位姿重复性； 多方位位姿准确度变动； 距离准确度和距离重复性； 位置稳定时间和位置超调量； 互换性； 轨迹准确度和轨迹重复性； 拐角偏差； 轨迹速度特性； 最小定位时间； 静态柔顺性； 摆动偏差；
第二关节 动力学方
程
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学——动力学的部署 将经（正向，逆向？）动力学计算出的力矩， 以前馈的方式，加入到伺服的电流控制环路
4 机器人工动业力机学 器人基础知识
动力学 ——动力学控制器的评价指标 控制性能的好坏主要通过位置跟踪偏差，速度跟踪偏差以及
z
0
z
0
z
0
o
1
? ?
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿
的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
1末.已端知的机位器姿人；各关节的位置，求机器人 2各.已关知节机的器位人置末. 端的位姿，求机器人
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 机器人工坐业标机器人基础知识
系
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
时间。
25mm
300m m
25mm
5 机器人工性业能机指器人基础知识
标
机器人性能指标 测量工具：Compugauge机器人性能测试系统，价格约80万人民币
（Dynalog ，美国公司，一直从事机器人性能研究）
位姿准确度和位姿重复性； 多方位位姿准确度变动； 距离准确度和距离重复性； 位置稳定时间和位置超调量； 互换性； 轨迹准确度和轨迹重复性； 拐角偏差； 轨迹速度特性； 最小定位时间； 静态柔顺性； 摆动偏差；
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二、电动驱动方式分类
• 2. 无刷电动机
• 使用光学的或者磁场的传感器以及电子换向电路来代替石墨电刷以及铜条 式换向器。 • 包括交流伺服电动机和无刷直流电动机。 • 交流伺服电动机实现了位置、速 度和力矩的闭环控制，精度由编 码器的精度决定，具有反应迅速、 速度不受负载影响、加减速快、 精度高、低速稳定。对有瞬间负 载波动和要求快速起动的场合特 别适用。 伺服电机及驱动器
Adept机器人使用可变磁阻电动机
步进电机及驱动器 Sony机器人使用开环永磁步进电动机
高负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行。
一、电动驱动方式特点
• 电机有许多种。
a）直流无刷电机
b)步进电机
c)交流伺服电机
d)直驱电机
二、电动驱动方式分类
• 1. 永磁式直流电动机
• 低成本的永磁电动机——玩具机器人和非专业机器人。 • 无铁心的转子式电动机——小机器人。 • 无铁心的转子式电动机特点： • 电感系数很低，摩擦很小且没有嵌齿转矩； • 圆盘电枢式电动机可以产生具有低转矩的平稳输出； • 缺点在于热容量很低，传热通道受限，在高功率工作负荷下，它们有严格 永磁直流电动机（有刷） 的工作循环间隙限制以及被动空气散热需求。
盘式无刷直流电机
库卡KRAgilus系列机器人及AKM伺服电机
பைடு நூலகம்
二、电动驱动方式分类
• 3. 步进电动机
• 电脉冲信号→步进电机角位移或线位移。 • 它的角位移和线位移量与脉冲数成正比，转速或线速度与脉冲频率成正比。 • 特点 能够正转、反转、速停、无级调速； 误差不长期积累； 控制精度受步距角限制，调速范围相对较小；
工业机器人的驱动装置 ——电动驱动式
主要内容
• 电动驱动方式特点
• 电动驱动方式分类
一、电动驱动方式特点
• 利用各种电动机产生力矩和力，即由电能产生动能，直接或间接地驱动机 器人各关节动作。
• 电动驱动方式控制精度高， 能精确定位，反应灵敏； 可实现连续轨迹控制； • 适用于中小负载，要求具 有较高的位置控制精度， 速度较高的机器人。