微型机器人驱动系统
微型机器人的驱动系统种类总结
一、SMA 驱动的全方位轮式蠕动微机器人
形状记忆合金SMA 是一种新型功能材料，其特点是具有形状记忆效应，SMA 驱动器在特殊场合可代替传统驱动器，如马达气缸等，具有功率质量比大、结构简单、无噪音、无污染、易于控制等特点，因此广泛用作微小型机器人驱动器。SMA 驱动器驱动原理如下：
1．SMA 驱动的全方位轮式蠕动过程
①SMA 弹簧加热收缩,前轮不动(左边轮为前轮)，后轮前移动，弹性杆恢复原长，前车体和后车体分别绕轮轴转动至垂直位置。车体外形由图1 (1)变至图1 (2)。
图1(1) 图1 (2)
②SMA 弹簧继续加热收缩，前车轮继续保持不动，后车轮继续向前滚动，弹性杆松弛，偏置弹簧侧向弯曲，前后车体保持垂直姿态。车体外形由图1 (2)变至图1 (3)
图1(2) 图1(3)
③SMA 弹簧冷却，前车轮向前滚动，后车轮在自锁机构的作用下保持不动，弹性橡皮带逐渐由松弛到拉直状态，前后车体仍旧保持与地面垂直姿态。车
体外形由图1(3)变至图1(4)
图1(3) 图1(4)
④SMA 弹簧继续加热收缩，前车轮继续向前滚动，后车轮继续保持不动，弹性杆绷紧，前后车体分别绕轮轴转动至对称位置。车体外形由图1(4)恢复至初始状态图1 (1)
图1(4) 图1(1)
图1 SMA 驱动的全方位轮式蠕动过程示意图
至此微型车完成了一个周期的向前蠕动，重复以上步骤微型车可连续向前蠕动。
2 .存在问题
①由于偏心轮逆止机构阻止车轮向后滚动因而微型小车只能前进不能后
退。
②采用单一的SMA 直线驱动器尚无法实现转弯功能。
3.改进方案
针对以上两个方面的缺点，采用双向自锁装置以实现小车的后退功能。如图2所示。
图2 双向自锁装置
图3四连杆双向自锁机构原理图
工作原理如下：微型蠕动机器人的双向自锁机构如图3 所示，摩擦轮2 摩擦轮8 均铰接在车体上并与横杆5 构成平行四连杆结构，竖杆4 固定在车体上；SMA 丝6 一端固定在竖杆4 上，另一端固定在摩擦轮8 上，此外自锁机构配有两个微型扭簧，扭簧的一端分别固定在摩擦轮2 和8 上，另一端固定在车体上；当机器人向前蠕动时， SMA 丝6 冷却，平行四边形双向自锁机构的状态如图a 所示，摩擦轮2 与车轮接触起锁止作用，使车轮只能向前滚动从而使机器人向前蠕动。机器人反向蠕动时，通过PWM 电流对SMA 丝6 进行加热，SMA 丝收缩，从而带动四连杆机构转过一定角度，此时自锁机构的状态如图b 所示，摩擦轮1 与车轮接触起锁止作用，使车轮只能向后滚动从而使机器人向后蠕动。
同时，为实现小车转弯功能，采用如图4所示结构。
图4 实现转弯功能的原理结构图
二、不同螺纹下微型机器人的无损伤驱动方法
目前, 国内外对管内行走机器人已经做过许多研究, 也提出了各式各样的
驱动机构。这些机构驱动机器人在管内行走时, 会与管壁发生直接接触, 机器人和管壁之间形不成良好的液体润滑状态, 当这些机器人对人体肠道或血管进行
手术时会很容易造成对人体软组织的损伤, 并使病人感受很大的痛苦。研究表明, 人体内腔如食道、肠道内腔壁上大都覆盖着一层粘液，一些内腔如血管、小肠等还充满粘液, 此种粘液可看成一层动压润滑粘液膜。新型无损伤驱动机器人即利用人体内腔中存在粘液, 运用流体动压润滑原理使微型机器人在体内运行时
形成动压润滑粘液膜, 从而使微型机器人处于悬浮状态, 这样就达到了无损伤
驱动的目的。
由于该机器人中的微电机和圆柱体螺纹均采用矩形螺纹，这种新型的无损伤驱动医用微型机器人（见图5）由一个带右螺旋槽的圆柱形微电机、一个带左螺旋槽的圆柱体和一个柔性联轴器构成。当正向接通微电机电源时，带左螺旋槽的圆柱体顺时针转动，带右螺旋槽的微电机外壳逆时针转动，但两者产生的轴向摩擦牵引力方向相同，从而能带动微型机器人前进；当反向接通微电机电源时，则使微型机器人后退。当它在充满液体的微型管道内运行时，周围会自动形成一层液体动压润滑膜，此膜能使它避免与管道壁直接接触，并为其提供驱动力。
图5 医用微型机器人驱动机构示意图
三、超磁致伸缩薄膜驱动仿生游动微型机器人
以超磁致伸缩薄膜为驱动器的仿生游动微型机器人, 其作业原理是以超磁致伸缩薄膜驱动器为尾鳍, 通过改变时变振荡磁场的驱动频率, 在超磁致伸缩薄膜的磁机耦合作用下, 将时变振荡磁场能转换成驱动器的振动机械能, 振动的超磁致伸缩薄膜驱动器再与液体耦合, 便产生了机器人的推力，如图6所示。
图6 超磁致伸缩薄膜的变形
图7双鳍鱼形微型机器人
图8四鳍鱼形微型机器人
四、仿趋磁细菌的微型机器人
为了克服现存微型机器人运动灵活性欠佳的缺点, 借鉴趋磁细菌的运动方式, 设计了一种内外联合调控的仿生微型机器人。该微型机器人的螺旋桨模仿趋磁细菌的鞭毛, 主动推进机器人运行；其体内的永磁块模仿趋磁细菌的磁小体链, 与体外导向磁场相互作用控制其运动方向；结果表明,该微型机器人可实现运行速度和运行方向的灵活控制,可在非磁性细小管路的探测中发挥重要作用。
仿趋磁细菌的微型机器人的结构示意图如图9所示, 包括以下部分:外壳、永磁块、射频接收电路板、微型电机、两组钮扣电池、螺旋桨。微型机器人外壳的头部圆滑, 外部无突起和沟槽, 其底部有腔体并在其中间开一个轴向通孔；微型电机为微型永磁直流电机, 其通过轴向通孔与螺旋桨同接；射频接收电路板接收外部的控制信号, 控制微型电机的启动、停比以及转动速度；微型电机与射频接收电路板分别由装在机身内的钮扣电池供电。
图9微型机器人结构示怠图
五、利用细菌能量驱动的微型机器人
利用细菌能量和控制细菌的运动不仅是科学家的梦想，还存在着很多的应用，利用细菌能量驱动的微米级及纳米级的微型机器人可能在现代生物学、化学研究及医学研究、治疗领域有着重要的应用前景。能源供给问题和行为控制问题是微纳机器人研究的重要方向。
1．细菌能量驱动理论
细菌是一种简单有效的在低雷诺数下游动的生物体，它不需要外部能量来驱
动，而且还能在低雷诺数的液体（如人体血液）里自由快速游动，这种细菌驱动方法引起了科学们的兴趣。细菌按驱动方式可分为鞭毛型和滑动型两种，鞭毛型细菌通过鞭毛的高速旋转获得前进的驱动力(见图10)；而滑动型细菌全身无鞭毛，只能在固体或半固体表面滑动前进(见图11)。
图10鞭毛型细菌图11滑动型细菌
2．鞭毛型细菌游动原理
在多鞭毛细菌中，多根鞭毛一般绑定成束向逆时针方向旋转，从而产生强大的推动力，推动细菌向前移动；而顺时针旋转(CW) 时，对应的鞭毛丝从绑定束中脱离，鞭毛解束，此时脱离的旋转鞭毛产生的推进力方向各不相同，菌体在不同方向力作用下，原地翻转(tumble) ,从而可以改变菌体的运动方向。如图12所示：
图12 细菌鞭毛表面形态示意图
体内微型机器人的全方位旋进驱动特性
文章编号:100220446(2006)0620560205 体内微型机器人的全方位旋进驱动特性3 张永顺,张凯,张林燕 (大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连 116024) 摘 要:提出了一种由外旋转磁场驱动的体内微机器人.它以相邻径向异向磁化瓦状多磁极圆筒形NdFe B永磁体为外驱动器,以机器人内嵌同结构的NdFe B永磁体为内驱动器,外驱动器旋转时产生旋转磁场,通过磁机耦合作用于内嵌驱动器形成机器人驱动力矩,在本体外表面螺纹与流体动压力的作用下,实现机器人在管道内的在线旋进.在建立微机器人游动模型的基础上,以垂直管道为试验环境,研究了机器人的全方位驱动特性,试验结果表明机器人可以实现管道内全方位驱动. 关键词:体内微型机器人;旋转磁场;游动特性;全方位驱动 中图分类号: TP24 文献标识码: B Sp i ra l D r i ve Character isti cs of a M i cro Robot I n si de Human Body Z HANG Yong2shun,Z HANG Kai,ZHANG L in2yan (Key L aboratory for Precision&N on2traditional M achining of M inistry of Education,D alian U niversity of Technology,D alian116024,China) Abstract:A ne w m icr o r obot inside hu man body driven by exteri or r otating magnetic field is p r oposed.It takes a cylindri2 cal NdFe B multi pole per manentmagnet composed of several neighboring tegular magnetsmagnetized anis otr op ically al ong ra2 dial directi on as exteri or actuat or,and a magnet with the same structure e mbedded inside the r obot body as the inner actua2 t or.The r obot scre ws for ward inside p i pe under the acti on bet w een s p iral rib on the exteri or surface of r obot body and fluid dyna m ic p ressure when r obot r otates by magnetic t orque,which is generated by magnet o2mechanical coup ling fr om r otating exteri or actuat or t o inner one.Based on a ne wly devel oped s wi m m ing mathe matical model,its characteristics of omni2direc2 ti onal drive is studied in the envir on ment of erect p i pe.Experi m ental results show that the r obot can realize omni2directi onal drive. Keywords:m icr o r obot inside hu man body;r otating magnetic field;s wi m m ing characteristics;omni2directi onal drive 1 引言(I n troducti on) ME MS技术的发展,使微机器人进入体内执行无创或微创介入医疗作业成为可能.为了安全、可靠地进行肠道内的检查及手术作业,减少病人的痛苦,人们已经研究出微型肠道胶囊内窥镜和胶囊电子药丸.胶囊内窥镜可以无线传输检查图像,电子药丸可以通过在肠道内脉冲放电来医治胃肠疾病.它们均随肠道蠕动来完成整个区域检查与作业,并随排泄物排出体外,其过程安全、可靠,但速度缓慢,效率低下,尤其是错过病变组织时,不能主动返程进行集中局部观察与治疗,使肠道内的一些医疗作业无法完成. 为了实现胶囊式机器人的体内作业,有必要对其实施安全有效的主动驱动控制和姿态调整,尤其要求机器人具有全方位驱动功能,这样才能实现机器人的可靠作业. 日本Ishiya ma等人利用三轴亥姆霍兹线圈提供空间旋转磁场,通过加载电流控制磁场强度及方向,作用于胶囊内嵌磁体带动其旋转,在胶囊表面螺纹与液体的作用下实现旋进[1,2],通过调整外旋转磁场平面的方向对微机器人进行姿态控制[3,4].但通电线圈所产生的驱动力矩小,驱动不安全,尤其当驱动频率较高时,线圈的能量损耗较大,大大降低了机器人的效率. 第28卷第6期 2006年11月机器人 ROBO T Vol.28,No.6 Nov.,2006 3基金项目:国家自然科学基金资助项目(60275034);辽宁省自然科学基金资助项目(20021061,20032119). 收稿日期:2006-01-13
工业机器人工作站系统集成技术教学大纲教学文案
工业机器人工作站系统集成技术 一、说明 1．课程的性质和内容 《工业机器人工作站系统集成技术》课程是技师学院工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：模块一工业机器人码垛工作站系统集成、模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成、模块三工业机器人装配工作站系统集成。 2．课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作ABB机器人，能够独立完成机器人的基本操作，能够根据工作任务对ABB机器人进行程序编写，为学生从事专业工作打下必要的专业基础。 （1）通过本课程的学习，学生应该达到以下几个方面的专业基础。 （2）熟悉ABB机器人安全注意事项，掌握示教器的各项操作。 （3）掌握ABB机器人的基本操作，理解系统参数配置；学会手动操纵。 （4）掌握ABB机器人的I/O标准板的配置，学会定义输入、输出信号，了解Profibus适配器的连接。 （5）掌握ABB机器人的各种程序数据类型，熟悉工具数据、工件坐标、有效载荷数据的设定。 （6）掌握RAPID程序及指令，并能对ABB机器人进行编程和调试。 （7）熟悉ABB机器人的硬件连接。 3.教学中应该注意的问题 （1）本课程的教学以ABB机器人的应用。维护为主，注意培养学生对机器人编程和维护的能力。 （2）在本课程的教学中应该注意培养学生的逻辑思维能力。 （3）编程教学时，应让学生重点掌握机器人的数据类型和指令功能。二、学时分配表
三、课程内容及要求 模块一工业机器人码垛工作站系统集成 教学要求 1．了解工业机器人码垛工作站的组成。 2．掌握码垛工作站的机械装配。 3．掌握码垛工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识码垛工业机器人工作站 任务2 筛选皮带机构的组装、接线与调试 任务3 立体码垛单元的组装、程序设计与调试 任务4 步进升降机构的组装、接线与调试 任务5 检测排列单元的程序设计与调试 任务6 机器人单元的程序设计与调试 任务7 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务8 机器人轮胎码垛入仓的程序设计与调试 任务9 机器人车窗分拣及码垛程序设计与调试 任务10 工作站整机程序设计与调试 教学建议 本项目的主要教学目标是使学生对码垛工作的有系统认识和形成编程逻辑。讲授是，注意结合简单的实例阐述本课程的作用，对于理论的知识可以先作简单的介绍，在后面的教学中再进一步深化。 模块二工业机器人涂胶装配工作站系统集成 教学要求 1．了解工业机器人涂胶工作站的组成。 2．掌握涂胶工作站的机械装配。 3．掌握涂胶工作站系统编程。 教学内容 任务1 认识涂装工业机器人 任务2 上料涂胶单元的组装、程序设计与调试 任务3 多工位旋转工作台的组装、程序设计与调试 任务4 机器人单元的程序设计与调试 任务5 机器人自动换夹具的程序设计与调试 任务6 汽车车窗框架预涂胶的程序设计与调试 任务7 机器人拾取车窗并涂胶的程序设计与调试 任务8 机器人装配车窗的程序设计与调试
工业机器人用电机驱动系统
工业机器人用电机驱动系统 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下 1.快速性 电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2.起动转矩惯量比大 在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。 3.控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4.调速范围宽。 能使用于1：1000～10000的调速范围。 5.体积小、质量小、轴向尺寸短。 6.能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。 目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。
工业机器人系统集成篇
一、机器人系统集成介绍 1.机器人工业化模式 工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端，为终端客户提供 应用解决方案，其负责工业机器人应用二次开发和周边自动化配套设备的集成，是工业机器人自动化应用的重要组成。只有机器人本体是不能完成任何工作的，需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。 相较于机器人本体供应商，机器人系统集成供应商还要具有产品设计能力、对终端客户应用需求的工艺理解、相关项目经验等，提供可适应各种不同应用 领域的标准化、个性化成套装备。从产业链的角度看，机器人本体（单元）是 机器人产业发展的基础，而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。本体产品由于技术壁垒较高，有一定垄断性，议价能力比较强，毛利较高。而系统集成的壁垒相对较低，与上下游议价能力较弱，毛利水平不高，但其市 场规模要远远大于本体市场。 工业机器人产业化过程中，可以归纳为三种不同的发展模式，即日本模式、欧洲模式和美国模式。 日本模式：各司其职，分层面完成交钥匙工程。即机器人制造厂商以开发 新型机器人和批量生产优质产品为主要目标，并由其子公司或社会上的工程公 司来设计制造各行业所需要的机器人成套系统，并完成交钥匙工程； 欧洲模式：一揽子交钥匙工程。即机器人的生产和用户所需要的系统设计 制造，全部由机器人制造厂商自己完成； 美国模式：采购与成套设计相结合。美国国内基本上不生产普通的工业机 器人，企业需要时机器人通常由工程公司进口，再自行设计、制造配套的外围 设备，完成交钥匙工程中国与美国类似，机器人公司集中在机器人系统集成领域。 目前，国内的机器人企业多为系统集成商。根据国际经验来看，国内的机 器人产业发展更接近于美国模式，即以系统集成为主，单元产品外购或贴牌， 为客户提供交钥匙工程。与单元产品的供应商相比，系统集成商还要具有产品 设计能力、项目经验，并在对用户行业深刻理解的基础之上，提供可适应各种 不同应用领域的标准化、个性化成套装备。 中国机器人市场基础低、市场大。中国机器人产业化模式较可行的是从集 成起步至成熟阶段采用分工模式。即美国模式（集成）-日本模式（核心技术）-德国模式（分工合作）。 2.工业机器人集成产业应用方向
机器人的主要驱动方式及其特点
一目前机器人的主要驱动方式及其特点 根据能量转换方式，将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。在选择机器人驱动器时，除了要充分考虑机器人的工作要求，如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外，还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下，提供足够的加速度以满足作业要求。 A液压驱动特点 液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2. a）优点 1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比。 2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好。 3由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停。 4液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速。 5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。 6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。 B）缺点 1油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染。
2因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。 3因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏。 4需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高。 C)适用范围 液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。在机器人液压驱动系统中，近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。 B气压驱动的特点 气压驱动在工业机械手中用的较多。使用的压力通常在0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa。 a）优点 1快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。 2气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得。 3废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单。 4通过调节气量可实现无级变速。 5由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用。
微型机器人
职业教育机电一体化专业教学资源库新技术新工艺 名称：微型机器人 编制人： 邮箱： 电话： 编制时间：2014.11 编制单位：辽宁省交通高等专科学校
微型机器人 机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构。 微机电系统（Micro Electromechanical System，MEMS）是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、以及接口通信和电源等集于一体的微型器件或系统。20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微电子技术与机械、光学等学科的交叉融合促进了MEMS技术的迅速发展。MEMS 是目前正在飞跃发展的微米/纳米技术中的一项十分重要的技术，它的成熟和产业化，对经济建设、国防建设乃至社会发展都将产生深远影响。 微型机器人是利用IC（集成电路）微细加工技术，将驱动器和传动装置、传感器、控制器、电源等集成在一起的功能完备的MEMS系统。MEMS技术可将机器人系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米，这种微型化的趋势经逐渐成为机器人发展领域的一个重要方向。微型机器人的研究方向可以归纳为三个方面：微操作机器人技术，微定位机器人技术和微型机器人技术。 微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而，微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，微型机器人一般集成有传感、控制、执行和能量单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。微型机器人的研究，是一个新颖又具有重大实际意义和挑战性的课题。该技术有利于实现真正意义上的微小系统，充分展示了微小系统的巨大魅力；而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人本体加工和微部件的研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成，推动MEMS技术继续前进。 ◎微型机器人的组成、关键技术及分类 微型机器人系统一般由四部分组成：微执行器，微传感器，微能源，控制系统。相应的微执行器技术、检测技术、能源供给和控制技术就是微型机器人的关键技术。 ◆微执行器技术
十大优秀工业机器人系统集成商分析
十大优秀工业机器人系统集成商 分析 十大优秀工业机器人系统集成商分析 工业机器人产业是一个集系统集成、先进制造和精密配套融合一体的产业，是一个需要技术、制造、研发沉淀经验的行业。从我国机器产业链发展来看，由于受核心技术限制等多方面因素影响，我国工业机器人产业目前获得突破的主要为系统集成领域。国内一些领先企业从集成应用开始，主要借助对国内市场需求、服务等优势，逐渐脱颖而出，取得了不错的市场成绩。笔者对获得2013年十大优秀工业机器人系统集成商的发展概况及主要产品进行了简单归纳分析，以飨读者。 1、佛山市利迅达机器人系统有限公司（简称：利迅达） 佛山市利迅达机器人系统有限公司是从事机器人系统自动化集成和工业智能化设备研发、生产的高科技企业。公司筹备于2008年，于2010年4月正式成立，经过数年迅猛增长，已发展成为华南地区乃至国内规模最大，实力最强的专业工业机器人应用系统集成商。
利迅达与欧州多家高技术企业的机器人系统研发生产企业战略合作，令利迅达由一开始就在一个国际级的高起点上，再根据中国市场实际，研发出一系列具自有知识产权的全新意念的金属产品表面处理综合系统。其中“机器人打磨拉丝 系统”被评为2011年广东省高新技术产品；“机器人智能化焊接系统”被评为2012年广东省高新技术产品。公司为顺德区百家智能制造工程试点示范企业，在2013年被认定为国家级高新技术企业。 2、厦门思尔特机器人系统有限公司（简称：思尔特） 思尔特创建于2004年6月，位于厦门集美灌南工业区，是厦门市高新技术企业。思尔特多年来为中联、徐工、柳工、厦工、龙工、玉柴等多家国内大中型企业服务，设计制造出技术先进的机器人系统。 2009年，思尔特在上海成立全资子公司上海思尔特机器人科技有限公司，针对冲压机、折弯机、压铸机、弯管机、热锻机等机床的自动上下料生产线的研发、设计、制造。 2010年，思尔特决定打造西南区制造基地，于2010年7月注册成立全资子公司成都思尔特机器人科技有限公司。成都思尔特是西南地区首家专业机器人系统集成商，具有年集成200套机器人系统的能力，主营方向为汽车零部件及薄板焊接的机器人应用。 3、无锡丹佛数控装备机械科技有限公司（简称：丹佛） 无锡丹佛数控装备机械科技有限公司成立于2010年，现阶段主要经营项目分别为：abb工业机器人、韩国现代工业机器人、焊接机器人、搬运机器人、涂装机器人、机床上下料机器人、码垛机器人、焊接机器人、机器人取毛刺等等，同时为客户提供夹具设计制造及交钥匙工程。 丹佛又与几家大型的融资企业签订战略合作合伙，为那些有订单有市场而没有太多
工业机器人的驱动方式
题目 1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年 但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展 另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念 成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊 才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会 RIA) 一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务 并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局 一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义 “工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局 一种机械装置 在自动控制下 能够完成某些操作或者动 作功能。 英国 貌似人的自动机 具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国 我国科学家对机器人的定义是 “机器人是一种自动化的机器 这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力 是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同 但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点 (1) 是一种自动机械装置 可以在无人参与下 自动完成多种操作或动作功 能 即具有通用性。 (2)可以再编程 程序流程可变 即具有柔性(适应性 。 机器人是20世纪人类伟大的发明 比尔?盖茨预言 机器人即将重复PC机 崛起的道路 彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果 代表了机电一体化的最高成就 是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种 气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便 系统结构简单 动作快速灵活 不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况 高温、有毒、多粉尘 条件下工作等特点。常用于冲床上下料 小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩 遇阻时具有容让性 因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1 气源 气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源 或自行设置气源
微型机器人驱动技术
微型机器人驱动技术 目前，微型机器人常用的驱动技术概括起来主要有：气动、热驱动、微电机驱动、智能材料驱动和能量场驱动。其中，智能材料驱动常用的有形状记忆合金( SMA)、人工肌肉材料( IPMC)、压电材料( PZT)、巨磁致伸缩材料( GMA)；能量场驱动常用的有微波、光波、磁场和超声波等。 一、气动形式 韩国研制出了单气动线路驱动的蚯蚓型管道检测微机器人。该机器人由前气室、后气室和伸展模块 3 部分组成，3 个气室被一个充气管道连接起来。首先，后气室逐渐充入空气并膨胀，机器人身体后部的夹钳紧贴到被检测管道表面; 然后空气使伸展模块内的气室充气、膨胀，机器人就向前伸展身体; 随着空气的不断充入，前气室也逐渐膨胀并达到特定气压值，身体前部的夹钳紧贴到管道表面; 然后通过排气使后气室在气流反作用力下前进，同时伸展模块收缩。通过气阀使充气和排气循环交替进行，就实现了像蚯蚓一样的运动。
图1、蚯蚓型管道检测微机器人 第二、热驱动形式 美国研制出一种热驱动机器人，它的运动主要由热敏晶片的热胀冷缩来完成，热敏晶片由热膨胀系数不同的两层聚合物中夹一个钛钨合金电阻构成，当加热电流通过回路时，热敏晶片向热膨胀系数小的聚合物一侧弯曲，就实现了单自由度运动。 图2、热驱动机器人 第三、微电机驱动形式 南京航空航天大学研制出了微电机驱动的精子形微机器人。该微机器人由椭圆形的头部和 4 个柔软的鞭毛组成，鞭毛由机器人头部内置的 4 个微电机驱动，当柔软的鞭毛被微电机带动在液体环境中旋转时，它们将形成又长又细的螺旋，液体作用于鞭毛的粘滞力将对微机器人产生推力从而使其前进。
图3、精子形微机器人 第四、智能材料驱动形式 韩国研制了一种形状记忆合金( SMA) 驱动的仿蚯蚓型微机器人。形状记忆合金和波纹管组合使微机器人伸缩前行，具体移动过程是: 硅树脂波纹管作为弹簧提供变形力，当 SMA 弹簧被加热收缩时，微机器人前部的微针钳住接触面，躯干后部向前滑动，同时 SMA 外部的硅树脂波纹管收缩储存变形能；然后，SMA 弹簧冷却，波纹管储存的变形能使 SMA 弹簧伸长，同时，后部的微针钳住接触面，躯干前部向前滑动；最后，波纹管和 SMA 弹簧回到初始平衡状态，二者弹力相等。SMA 的伸缩靠控制系统对形状记忆合金加热-冷却循环交替实现。 图4、仿蚯蚓型微机器人
机器人系统集成商排名
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————随着我们生产设备的进步，越来越多的企业希望能够更好的利用非人力资源，因为用人成本一年比一年增加，而工业机器人的出现正能将中国工业推向机械自动化、无人化并且创造更高的附加值。接下来由安徽泰珂森智能装备科技有限公司为您简单介绍其系统集成商排名，希望能给您带来一定程度上的帮助。 No.1安徽泰珂森智能装备科技有限公司 公司不断拓展科研和创新能力，产品和服务涉及工业视觉检测，工业机器人自动化应用工程，工业机器人周边产品研发等领域。 No2.拓科智能 深圳市拓科智能科技有限公司于2015年成立，16年3月深圳龙华办公厂房启用，而6月上海分公司成立，年底东莞松山湖生产基
多年质保操作简单方便快捷—————————————————————————————————————————————地启用。目前主要在手机、笔记本电脑、平板电脑、音响、电视机等3C数码产品的智能自动化生产设备、智能自动化检测设备领域。 作为新锐公司，拓科智能在3C电子行业拥有“自动USB插拔烧录设备”、“手机包装线”“手机PCBA测试线”“MMI”“自动手机标签贴附设备”等诸多硬件，并理提供软硬件系统集成解决方案。 No.3利迅达 作为一家以打磨抛光用工业机器人起家的系统集成商，自2008年筹建至今，广东利迅达机器人系统股份有限公司一直在不断拓宽自身在机器人领域的版图。 安徽泰珂森智能装备科技有限公司集机械手、工业机器人系统集成研发、制造、销售、自动化控制工程承包于一体的综合性自动化技术企业。公司在自动化领域具备充足的技术研发能力和丰富的项目经
微型机器人
微型机器人的发展与展望 摘要：微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。 关键词:微型机器人; 关键技术；应用
前言 机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构。微型机器人是利用IC（集成电路）微细加工技术，将驱动器和传动装置、传感器、控制器、电源等集成在一起的功能完备的MEMS系统。MEMS技术可将机器人系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米，这种微型化的趋势经逐渐成为机器人发展领域的一个重要方向。微型机器人的研究方向可以归纳为三个方面：微操作机器人技术，微定位机器人技术和微型机器人技术。 微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而，微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，微型机器人一般集成有传感、控制、执行和能量单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。微型机器人的研究，是一个新颖又具有重大实际意义和挑战性的课题。该技术有利于实现真正意义上的微小系统，充分展示了微小系统的巨大魅力；而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人本体加工和微部件的研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成，推动MEM S技术继续前进。 1 微型机器人的发展概况 近年来，采用MEMS技术的微型卫星、微型飞行器和能进入狭窄空间的微型机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。因此, 作为微机电系统技术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。以日本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空间医疗微系统和微型工厂。国内在国家自然科学基金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。 目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域: (1)面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器人。(2)针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器人。(3)面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器人。 国外：日本、欧美发达国家开展了大量研究,重点发展工业及医疗用管道微机器人和微型工厂。 国内：MEMS技术已列入863计划，促进了微型机器人研究的进步。我国的MEMS技术包括微型机器人技术与国外的差距较大，仍处于不断追赶的过程中。 2 微型机器人的组成 微型机器人系统一般由四部分组成：微执行器，微传感器，微能源，控制系统。相应的微执行器技术、检测技术、能源供给和控制技术就是微型机器人的关键技术。 3 微型机器人的关键技术 3.1 微执行器技术
微型机器人驱动系统
微型机器人的驱动系统种类总结 一、SMA 驱动的全方位轮式蠕动微机器人 形状记忆合金SMA 是一种新型功能材料，其特点是具有形状记忆效应，SMA 驱动器在特殊场合可代替传统驱动器，如马达气缸等，具有功率质量比大、结构简单、无噪音、无污染、易于控制等特点，因此广泛用作微小型机器人驱动器。SMA 驱动器驱动原理如下： 1．SMA 驱动的全方位轮式蠕动过程 ①SMA 弹簧加热收缩,前轮不动(左边轮为前轮)，后轮前移动，弹性杆恢复原长，前车体和后车体分别绕轮轴转动至垂直位置。车体外形由图1 (1)变至图1 (2)。 图1(1) 图1 (2) ②SMA 弹簧继续加热收缩，前车轮继续保持不动，后车轮继续向前滚动，弹性杆松弛，偏置弹簧侧向弯曲，前后车体保持垂直姿态。车体外形由图1 (2)变至图1 (3) 图1(2) 图1(3) ③SMA 弹簧冷却，前车轮向前滚动，后车轮在自锁机构的作用下保持不动，弹性橡皮带逐渐由松弛到拉直状态，前后车体仍旧保持与地面垂直姿态。车 体外形由图1(3)变至图1(4)
图1(3) 图1(4) ④SMA 弹簧继续加热收缩，前车轮继续向前滚动，后车轮继续保持不动，弹性杆绷紧，前后车体分别绕轮轴转动至对称位置。车体外形由图1(4)恢复至初始状态图1 (1) 图1(4) 图1(1) 图1 SMA 驱动的全方位轮式蠕动过程示意图 至此微型车完成了一个周期的向前蠕动，重复以上步骤微型车可连续向前蠕动。 2 .存在问题 ①由于偏心轮逆止机构阻止车轮向后滚动因而微型小车只能前进不能后 退。 ②采用单一的SMA 直线驱动器尚无法实现转弯功能。 3.改进方案 针对以上两个方面的缺点，采用双向自锁装置以实现小车的后退功能。如图2所示。
工业机器人系统集成市场现状与特点
工业机器人系统集成市场现状与特点 目前大多数国内机器人厂商业务集中于此，竞争激烈从产业链的角度看，机器人本体（单元）是机器人产业发展的基础，而下游系统集成则是机器人商业化、大规模普及的关键。只有机器人裸机是不能完成任何工作的，需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。系统集成方案解决商处于机器人产业链的下游应用端，为终端客户提供应用解决方案，其负责工业机器人软件系统开发和集成，是工业机器人自动作业的重要构成。在我国，系统集成商多是从国外购臵机器人整机，根据不同行业或客户的需求，制定符合生产需求的解决方案。 系统集成想从小做大规模并不容易。系统集成企业的工作模式是非标准化的，从销售人员拿订单到项目工程师根据订单要求进行方案设计，再到安装调试人员到客户现场进行安装调试，最后交给客户使用，不同行业的项目都会有其特殊性，很难完全复制。如果专注于某个领域，可以获得较高的行业壁垒，但这个壁垒也使系统集成企业很难跨行业去扩张，其规模也很难上去。 尽管存在诸多障碍，近年来国内还是涌现一批系统集成行业的佼佼者。国际机器人系统集成企业主要有kuka、abb、发那科、科马、锐驰机器人、徕斯等。国内涉足下游集成应用领域的上市公司包括新松机器人、博实股份、天奇股份、广州数控、埃斯顿等，其中新松机器人为国内最大的系统集成商，主要从事工业机器人及自动化成套装备系统的研发、制造。新三板公司有伯朗特、林克曼、拓斯达等。 机器集成产业现状 机器人系统集成商作为中国机器人市场上的主力军，普遍规模较小，年产值不高，面临强大的竞争压力。根据GGII的数据显示，截至2014年9月，中国机器人相关企业428家，其中系统集成商就占88%，并且从相关市场数据来看，现阶段国内集成商规模都不大，销售收入1个亿以下的企业占大部分，能做到5个亿的就是行业的佼佼者，10个亿以上的全国范围屈指可数。 一般工业是指非汽车行业。目前汽车行业的自动化程度比较高，供应商体系相对稳定。而一般工业的自动化改造需求相对旺盛。全球工业机器人集成从应用角度看“搬运”占比最高。全球工业机器人销量中，半数机器人用于搬运应用。搬运应用中又可以按照应用场景不同分为拾取装箱、注塑取件、机床上下料等。按照应用来分，占比前三的应用为搬运50%，焊接28%，组装9%。现阶段工业机器人系统集成有如下特点： 1)不能批量复制 系统集成项目是非标准化的，每个项目都不一样，不能100%复制，因此比较难上规模。能上规模的一般都是可以复制的，比如研发一个产品，定型之后就
微型机器人简介
《微机电系统设计学》读书报告 ——浅谈微型机器人 吕玉峰21225099 摘要：微型机器人是微机电系统的重要分支，是微机电系统发展的高级形式。本文阐述了微型机器人的概念及关键技术；论述了现阶段国内外的研究现状，介绍了它的应用；最后指出了微型机器人的发展中尚待解决的问题。 关键词：微型机器人，微机电系统 前言 机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构。 微机电系统（Micro Electromechanical System，MEMS）是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、以及接口通信和电源等集于一体的微型器件或系统。20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微电子技术与机械、光学等学科的交叉融合促进了MEMS技术的迅速发展。MEMS是目前正在飞跃发展的微米/纳米技术中的一项十分重要的技术，它的成熟和产业化，对经济建设、国防建设乃至社会发展都将产生深远影响。 微型机器人是利用IC（集成电路）微细加工技术，将驱动器和传动装置、传感器、控制器、电源等集成在一起的功能完备的MEMS系统。MEMS技术可将机器人系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米，这种微型化的趋势经逐渐成为机器人发展领域的一个重要方向。微型机器人的研究方向可以归纳为三个方面：微操作机器人技术，微定位机器人技术和微型机器人技术。 微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速
中国优秀机器人系统集成商
深圳市远荣机器人自动化设备有限公司 主要从事机器人系统、自动喷涂设备和自动化柔性生产线的研发、设计、制造承揽星辉互动娱乐集团，车模机器人涂装，婴儿童车机器人涂装工程、销售及服务，产业遍及汽车零部件，通讯，家电、电子、3C、五金、卫浴、塑胶、皮具、灯饰、木业、玩具、食品等制造产业，根据客户的要求非标定做自动化设备，解决客户人工成本高、招工难等实际问题，从而帮助客户提高市场核心竞争力。 远荣机器人先后成为ABB和日本TAKUBA战略合作伙伴，并成为ABB机器人十佳合作伙伴，2010年获得上海ABB颁发的卓越成长奖，2011年获得上海ABB颁发的杰出贡献奖，2012年获得上海ABB颁发的最佳表现奖。 行业内独家建设了1200平方米的产品展厅，内有喷涂机器人实验室和工业机器人实验室，免费为客户提供技术咨询和各类产品机器人系统服务。并建立有专门的研发实验室，锐意创新，始终走在市场的前列。近年来，远荣在研发方面投入了大量的人力、物力、财力，在众多行业首创机器人应用.官网地址：https://www.360docs.net/doc/4d13971667.html, 川一机器人是一家集研发、制造、销售、服务于一体，专注于注塑行业工业机械手自动化设备集成供应的高科技企业。 公司位于广东省佛山市。秉承“品质?博远”的经营理念，以质量求生存、以创新求发展，以领先的技术和完善的服务赢得市场的赞誉，以注塑车间无人自动化生产为使命博远于未来。具有15年注塑行业经验、8年注塑行业工业机械手生产制造与研发成果，5年经销网络与渠道管理经验。并联合多所高校及通过装备行业协会进行技术交流与合作，不断夯实我们的技术基础与实力；并取得了众多产品专利证书。 拥有一支高素质的研发队伍，包括机械手设计、软件开发、电路设计、气动设计等，运用先进电脑设计系统，CAD、3D立体设计模演和分析真实工况，不断改善和推出新机型以满足市场和客户的需求。川一机器人对每一制造环节都严格控制和检验以保证产品的质量和使用寿命，配备先进的检验设备，力争使产品100%的品质出厂。 川一机器人自动化系列产品不断融合国内外先进的设计和制造理念，针对客户的不同需求寻求合理的自动化解决方案服务于广大客户，在激烈的市场竞争中不断完善并拥有川一自主知识产权的工业机械手系列产品。产品广泛应用于食品包装、化妆品包装、日用塑胶制品、大小家电制品、消费类电子产品、汽车配件、蓄电池塑胶产品、建材塑胶产品、医疗及体育用品等广大塑胶制品行业的自动化生产。官网地址：https://www.360docs.net/doc/4d13971667.html,/ 佛山市利迅达机器人系统有限公司面对21世纪先进制造技术的蓬勃发展，从信息化、集成化、系统化、柔性化等方面机器人技术的发展与应用提出了新的机遇和挑战，利迅达机器人与欧州多家高技术企业的机器人系统研发生产企业战略合作，令公司由一开始就在一个国际
工业机器人的驱动方式.资料
题目1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会RIA)一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义“工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局一种机械装置在自动控制下能够完成某些操作或者动 作功能。 英国貌似人的自动机具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国我国科学家对机器人的定义是“机器人是一种自动化的机器这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点(1) 是一种自动机械装置可以在无人参与下自动完成多种操作或动作功 能即具有通用性。 (2)可以再编程程序流程可变即具有柔性(适应性。 机器人是20世纪人类伟大的发明比尔?盖茨预言机器人即将重复PC机 崛起的道路彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果代表了机电一体化的最高成就是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便系统结构简单动作快速灵活不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况高温、有毒、多粉尘条件下工作等特点。常用于冲床上下料小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩遇阻时具有容让性因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1气源气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源或自行设置气源
关于仿人机器人关节驱动微型伺服系统的介绍
摘要：用于仿人机器人关节驱动的微型伺服系统日前完全依赖进口。基于分析微型伺服系统各部件的发展现状与技术特点，研制了一款适用于仿人机器人关节驱动的国产倒服系统，包括永磁无刷伺服电机、巨磁阻编码器、高功率密度驱动模块以及通讯单元。通过与周内仿人机器人研究单位常用的几款进口伺服系统进行对比，验证所研制的微型伺服系统满足仿人机器人关节驱动对功率密度比等性能指标的要求．可完全代替进口产品。 关键词：仿人机器人；关节驱动；微型伺服系统，永磁同步电动机 1 引言 2000年，日本本田公司发布的仿人机器人AsIMO吸引了全世界的目光。过去10年里，得益于计算机、电气工程、材料工程、传感器科学等相关学科的发展，仿人机器人技术也有了长足的发展。其中较为突出的有日本本田公司、美国麻省理工大学、俄亥俄州立大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学等。仿人机器人由控制系统、关节伺服系统、传感器系统、能源系统和本体结构5部分组成。关节伺服系统按驱动方式可以分为液压伺服、气动伺服、电机伺服、压电伺服等。这几种系统中，液压伺服抗污染能力差、调试维护困难、瞬间过载能力低；气动伺服非线性程度高、定位刚度小；电机伺服通常需要减速机构，使其体积增大；压电伺服一般不需要减速机构，易于实现微型化，但其驱动电路复杂，多用于微型机器人或仿人机器人的手指关节。比较几种伺服系统的优缺点，电机伺服系统，尤其是旋转电机伺服系统由于技术成熟、可靠性高、刚度强、较易驱动，是目前仿人机器人关节伺服系统的首选。 在仿人机器人中，由于使用电池供电，供电电压低、功率／能量密度受限，且机器人的体积、重量均有严格的要求，所以仿人机器人关节中使用的电机伺服系统有其特殊的要求。例如低工作电压而且变化范围大、低损耗、高功率密度、重景轻、单一电源供电、高动态性能、高可靠性等等。本文围绕仿人机器人对关节驱动的要求特点，详细介绍目前广泛应用的关节电机伺服系统的组成、类别、性能特点等。在此基础上研制了一台国产微型伺服系统，通过与国外同类伺服系统的对比研究，结果表明所研制的微型系统满足仿人机器人关节驱动的性能要求，可取代进口产品。 2 关节驱动伺服系统的组成 电机伺服系统一般是由电动机、位置传感器、电流传感器、功率器件和控制器5部分组成的闭环系统，如图1所示。 2．1电机 永磁无刷电动机无需励磁绕组和励磁电源，结构相对简单，具有很高的功率密度，非常适合仿人机器人这种对体积、重量十分敏感的场合。在伺服系统中应用的永磁无刷电动机分为元刷直流电动机(brushless DC motor，BI。DCM)和永磁同步电动机(PMSM)两种。前者设计和生产费用低，但转动时不可避免有转矩脉动；后者正弦波驱动，理论上可完全消除转矩脉动，但需要更高精度的转子位置传感器和更复杂的控制器件”…。 2．2位置传感器 2.2．1光电编码器 在位置伺服系统中，光电编码器常被采用作为位置传感器。它具有高精度、高分辨率、工作范同大、功耗低、非接触测量等优点，但由于光栅盘是精密的光学元件，其抗振性能差，轴向的振动极易使其破碎，烟雾、灰尘等杂质也会影响光路系统。光源、镜头、光栅盘和光电传感器组成的光路系统只能轴向排布，也令光电编码器的厚度难以缩小。 目前商品化的光电编码器中，体积较小的是SCANCON公司的增量式光电编码器，其分辨率为1 000线／r，尺寸为西24 mm×24 mm。 2．2．2磁编码器 磁编码器是近年发展起来的以一种新型电磁敏感元件为基础的检测装置。这种编码器使用具有交替变化磁场的永磁体盘代替光栅盘，使用巨磁电阻(GMR)等磁敏元件代替光电元件，把磁信号变为电信号。在T作中，磁编码器不易受尘埃和结露影响，抗振能力强，可靠性高，同时其结构简单紧凑，无需复杂的光源和光学元件，易于实现小型化。 但受充磁技术的制约，磁编码器的磁极数不可能提得很高，通过控制充磁，是磁场分布呈理想的正弦波，那么可通过波形细分技术进一步提高精度和分辨率。目前商品化的磁编码器分辨率可达l 000线／r。 2．3功率器件 在中小功率的应用中，一般使用电力MOsFET或IGBT作为功率器件。电力MOSFET具有易驱动、开关速度快的优点，但其导通损耗和耐压能力之间存在矛盾，故一直局限子在低压场合使用。IGBT是一种复合型的功率器件，整合了MOsFET和BJT的优点，驱动端类似MOsFET的结构，通过电压控制，所需功率小，而开关端则与BJT相似，耐压水平高、电流大、导通损耗小。 但其关断时间较长，因此开关损耗较大，而且其导通压降为固定值，与流过电流无关，在开关电压较高的时候才能体现出其低损耗的优点。 目前主流IGBT导通压降为1．5～2．5 V，而100 V耐压的MOSFET导通电阻一般在15～30mn。仿人机器人电源电压一