工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-气动驱动(4)
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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 工业机器人技术参数
O B
h
B
h
(b)
（b ）良好定位(精c) 度，很差重复定位精度
(d)
（a）合理定位精度，良好重复定位精度
（c）很差定位精度，良好重复定位精度
工业机器人工作空间
• 定义
工作空间是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合
• 参考点
手部中心、手腕中心或手指指尖 参考点不同，工作空间的大小、形状也不同
U-3
L-2
R-4 B-5 T-6
S-1
工业机器人自由度
• 工业机器人是典型机构，我们可以直接数出它的自由度。 • 组成机器人的旋转关节或移动关节，每个关节具有一个自由度! • 通常情况下，每个轴可以增加一个自由度。 • 常见的工业机器人有：4轴，6轴，7轴
工业机器人自由度
• 4自由度—SCARA机器人
• 3个旋转关节+1个移动关节 • 结构轻便、响应快 • 适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业
工业机器人自由度
• 6自由度
• 第一个关节能在水平面自由旋转 • 二、三两个关节能在垂直平面移动； • “手臂”（四关节）+两个“手腕” （五六关节）可
以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入 包装产品里。还可以执行许多由熟练工人才能完成的 操作。
工业机器人工作空间
• 决定因素
行程、尺寸、角度
• 意义
工作范围的形状和大小十分重要，机器人在执 行某作业时可能会因为存在手部不能到达的作业死 区而不能完成任务。
工业机器人最大速度
• 定义
• 设计角度：工业机器人主要自由度上的最大稳定角速度，单位：rad/s或°/s • 功能角度：在各轴联动的情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度，单位：
工业机器人三大驱动系统你知道吗机器人直接示教法介绍
工业机器人三大驱动系统你知道吗机器人直接示教法介绍[导读]小编将为大家带来工业机器人驱动系统以及机器人示教方法中的直接示教法的相关介绍，详细内容请看下文。
一直以来，机器人都是大家的关注焦点之一。
因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来工业机器人驱动系统以及机器人示教方法中的直接示教法的相关介绍，详细内容请看下文。
一、工业机器人的驱动系统工业机器人的驱动系统根据动力源可分为三类：液压、气动和电动。
这三种基本驱动系统中的每一个都有其自己的特性，并且可以根据实际应用组合为复合驱动系统。
(一)液压驱动系统液压技术是一种相对成熟的技术，具有功率大、力(或力矩)大、惯性比大、响应速度快、易于实现直接驱动的特点。
所以，适用于承载能力大，惯性大且在焊接环境中工作的机器人。
但是，液压系统需要能量转换(电能转换为液压能)。
在大多数情况下，速度控制采用节流速度调节，其效率低于电驱动系统。
液压系统的液体污泥会污染环境，工作噪音会很高。
由于这些缺点，近年来，负载为100 kg或更少的机器人经常被电气系统取代。
(二)气动驱动系统气动驱动系统具有速度快、系统结构简单、维护方便、价格低廉的特点。
所以，适用于中小型负载的机器人。
但是由于难以实现伺服控制，因此通常用于装卸机器人、冲压机器人等程序控制机器人。
(三)电动驱动系统由于低惯性、高转矩AC和DC伺服电动机及其支持的伺服驱动器(AC变频器，DC脉宽调制器)被广泛采用，因此这种类型的驱动系统广泛用于机器人中。
这种类型的系统不需要能量转换，易于使用且控制灵活。
大多数电动机都需要在后面安装精确的传动机构。
有刷直流电动机不能直接用于需要防爆的环境中，其成本高于液压和气动驱动系统。
然而，由于这种类型的驱动系统的突出优点，它被广泛用于机器人中。
二、机器人的示教方法之直接示教法直接示教法可以分为两类：一类是基于位置控制或阻抗控制的直接示教法;另一种是基于力矩控制(具有动态模型)的零力平衡机器人的直接示教方法。
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
工业机器人驱动方法和应用
优点：调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好 （启动转矩大，启动电流小），运行平稳，转矩和转速容易控制。
缺点：换相器需经常维护，电刷极易磨损，必须经常更换， 噪音比交流电机大。
书籍是进步的阶梯
可编辑ppt
10
交流电机驱动
AC servomotor
1. 工作原理
可编辑ppt
11
同步电机：定子是永磁体，所谓同步是指转子速度与定子 磁场速度相同。
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16
2. 运行矩频特性
起动曲线
运行曲线
在这个输出转矩 区间，步进电机 启动时的输入脉 冲频率必须缓慢 增加
3. 步进电机驱动的特点
控制系统简单可靠，成本低；控制精度受步距角限制，高 负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行现象。
可编辑ppt
17
伺服电机与步进电机比较
伺服电机的优势：
• 现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液 压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器 人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。
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5
气压驱动
• 气压驱动器在原理上与液压驱动器相同； • 由于气动装置的工作压强低，和液压系统相比，功率——
重量比低得多； • 由于空气的可压缩性，在负载作用下会压缩和变形，控制
气缸的精确位置很难。因此气动装置通常仅用于插入操作 或1/2自由度关节上； • 结构简单，安全可靠，价格便宜；
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6
液压驱动与气压驱动之对比
液压驱动 • 适于搬运较重的物体 • 不适于高速移动 • 适于确定高精度位置
气压驱动 • 适于搬运较轻的物体 • 适于高速移动 • 不适于确定高精度位置
缺点：换相器需经常维护，电刷极易磨损，必须经常更换， 噪音比交流电机大。
书籍是进步的阶梯
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10
交流电机驱动
AC servomotor
1. 工作原理
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11
同步电机：定子是永磁体，所谓同步是指转子速度与定子 磁场速度相同。
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16
2. 运行矩频特性
起动曲线
运行曲线
在这个输出转矩 区间，步进电机 启动时的输入脉 冲频率必须缓慢 增加
3. 步进电机驱动的特点
控制系统简单可靠，成本低；控制精度受步距角限制，高 负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行现象。
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17
伺服电机与步进电机比较
伺服电机的优势：
• 现在大部分机器人是电动的，当然仍有许多工业机器人带有液 压驱动器。此外，对于一些需要巨大型机器人和民用服务机器 人的特殊应用场合，液压驱动器仍可能是合适的选择。
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气压驱动
• 气压驱动器在原理上与液压驱动器相同； • 由于气动装置的工作压强低，和液压系统相比，功率——
重量比低得多； • 由于空气的可压缩性，在负载作用下会压缩和变形，控制
气缸的精确位置很难。因此气动装置通常仅用于插入操作 或1/2自由度关节上； • 结构简单，安全可靠，价格便宜；
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液压驱动与气压驱动之对比
液压驱动 • 适于搬运较重的物体 • 不适于高速移动 • 适于确定高精度位置
气压驱动 • 适于搬运较轻的物体 • 适于高速移动 • 不适于确定高精度位置
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。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-气动驱动(4)PPT课件
二气动驱动装置结构气源气动三联件气动阀气动动力机构机器人机构制动器限位器控制装置气源储存净化处理控制驱动三气驱动式手爪级联电磁阀油水分离器夹紧气缸气动手爪气泵三气驱动式手爪?1气动手爪平行气爪摆动气爪旋转气爪三爪三气驱动式手爪?2
工业机器人的驱动装置 ——气动驱动式
主要内容
• 气动驱动式的特点 • 气动驱动装置结构 • 气驱动式手爪
• 2. 柔性手爪
2021
7
2021
3
二、气动驱动装置结构
气源
气动 三联件
气动阀
气源控制 装置
储存
净化
限位器
处理
制动器
气动动 力机构
控机制器人 驱动 机构
2021Βιβλιοθήκη 4三、气驱动式手爪
气泵
油水分离器
级联电磁阀
2021
气 动 手 爪
夹紧气缸
5
三、气驱动式手爪
• 1）气动手爪
平行气爪 摆动气爪 旋转气爪
三爪
2021
6
三、气驱动式手爪
2021
2
一、气动驱动式的特点
• 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
• 气体压缩性大，精度低，阻 尼效果差，低速不易控制， 难以实现伺服控制，但其结 构简单，成本低。
• 适用于中小负载，快速驱动， 精度要求较低的有限点位控 制的工业机器人中，如冲压 机器人，或用于点焊等较大 型通用机器人的气动平衡中， 或用于装备机器人的气动夹 具。
工业机器人的驱动装置 ——气动驱动式
主要内容
• 气动驱动式的特点 • 气动驱动装置结构 • 气驱动式手爪
• 2. 柔性手爪
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二、气动驱动装置结构
气源
气动 三联件
气动阀
气源控制 装置
储存
净化
限位器
处理
制动器
气动动 力机构
控机制器人 驱动 机构
2021Βιβλιοθήκη 4三、气驱动式手爪
气泵
油水分离器
级联电磁阀
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气 动 手 爪
夹紧气缸
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三、气驱动式手爪
• 1）气动手爪
平行气爪 摆动气爪 旋转气爪
三爪
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三、气驱动式手爪
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一、气动驱动式的特点
• 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
• 气体压缩性大，精度低，阻 尼效果差，低速不易控制， 难以实现伺服控制，但其结 构简单，成本低。
• 适用于中小负载，快速驱动， 精度要求较低的有限点位控 制的工业机器人中，如冲压 机器人，或用于点焊等较大 型通用机器人的气动平衡中， 或用于装备机器人的气动夹 具。
工业机器人技术基础-第2版-课件--第1章-工业机器人概论-
实际作业tact time最大缩 监视ROBOT的姿势、负荷， 设置面积A4尺寸，重量约
特
短15%幅度。附加功能：附 依据实际调整伺服增益/滤
加轴控制、追踪机能、
波。
８kg的新设计小型控制器。 搭载独自开发的5节闭连结
点 Ethernet等提升目标。
冲突检知机能，支持原点 机构及64bitCPU；
参 最大合成速度：5.5m/s 数 最大可搬重量：3.5kg
随着工业机器人的应用越来越广泛，我国也在积极推动我国机器人产业的发展。尤其是进入 “十三.五”以来，国家出台的《机器人产业发展规划（2016-2020）》对机器人产业进行了全面 规划，要求行业、企业搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进工业机器人产业化进程。
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
第1章 工业机器人概论
工业机器人技术基础
工业机器人在我国发展概况
中国的机器人产业应走什么道路，如何建立自己的发展模式，确实值得探讨。中国工程院在 2003年12月完成并公开的《我国制造业焊接生产现状与发展战略研究总结报告》中认为，我国应 从“美国模式”着手，在条件成熟后逐步向“日本模式”靠近。
目前，我国基本掌握了工业机器人的结构设计和制造、控制系统硬件和软件、运动学和轨迹规划等技术， 形成了机器人部分关键元器件的规模化生产能力。一些公司开发出的喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人 已经在多家企业的自动化生产线上获得规模应用，弧焊机器人也已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。总体来 看，在技术开发和工程应用水平与国外相比还有一定的差距。主要表现在以下几个方面：
迅猛。由此可见，未来工业机器人的应用依托汽车产业，并迅速向各行业延伸。对于
机器人行业来讲，这是一个非常积极的信号。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、气动驱动装置结构
气源
气源 储存
气动 三联件
净化
气动阀
处理
气动动 力机构 机器人 机构
控制 驱动
控制 装置
限位器
制动器
三、气驱动式手爪
气 动 手 爪
气泵 油水分离器 级联电磁阀
夹紧气缸
三、气驱动式手爪
• 1）气动手爪平行气爪摆动Fra bibliotek爪旋转气爪
三爪
三、气驱动式手爪
• 2. 柔性手爪
工业机器人的驱动装置 ——气动驱动式
主要内容
• 气动驱动式的特点
• 气动驱动装置结构 • 气驱动式手爪
一、气动驱动式的特点
• 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
• 气体压缩性大，精度低，阻 尼效果差，低速不易控制， 难以实现伺服控制，但其结 构简单，成本低。 • 适用于中小负载，快速驱动， 精度要求较低的有限点位控 制的工业机器人中，如冲压 机器人，或用于点焊等较大 型通用机器人的气动平衡中， 或用于装备机器人的气动夹 具。