工业机器人腕部结构设计

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（a）重复定位精度的测量（b）合理定位精度，良好重复定位精 度（c）良好定位精度，很差重复定位精度（d）很差定位精度， 良好重复定位精度
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• 3、速度
• 机器人运动速度是其主要参数之一，它反映了机器人的作 业水平运动速度的快慢与它的驱动方式、定位方式、抓取 质量大小和行程距离有关，作业机器人手部的运动速度应 根据生产节拍、生产过程的平稳性和定位精度等要求来决 定。
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二、工业机器人驱动方法
液压驱动 气压驱动 直流电机驱动 交流电机驱动 步进电机驱动 超声波电机驱动
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液压驱动
• 把油压泵产生的工作油的压力能．转变成机械能的装置称 为液压执行器。在驱功液压执行器时，作为外围设备，包 括： (1)形成液压的液压泵； (2)供给工作油的导管； (3)控制工作油流动的液压控制阀； (4)控制控制阀的控制回路，
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
4.交流电机的控制方式
改变定子绕组上的电压或频率，即电压控制或频率控制方式。
伺服电机的精度由编码器的精度决定。
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步进电机驱动
步进电机驱动系统主要用于开环位置控制系统。优点：控 制较容易，维修也较方便，而且控制为全数字化。缺点：由于开 环控制，所以精度不高。
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1.工作原理
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。简单说： 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的 方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲个数 来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制 脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
• 根据液压执行器输出量的形式的不同，大致可以把它们区 分为作直线运动的油压缸和作旋转运动的油压马达。
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液压驱动系统
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• 功率——重量比高，低速时出力大（无论直线驱动还是旋转驱 动）, 适合微处理器及电子控制，可用于极端恶劣的外部环境。
• 由于液压系统中存在不可避免的泄漏、噪声和低速不稳定等问 题，以及功率单元非常笨重和昂贵，目前已不多使用它们。
工业机器人腕部结构设计
-----驱动部分
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目录
一、工业机器人补充资料 二、工业机器人驱动机构 三、工业机器人传动机构
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一 、工业机器人补充资料
• 1、自由度 • 2、精度：工业机器人精度是指定位精度和
重复定位精度。定位精度是指机器人手部 实际到达位置与目标位置之间的差异。重 复定位精度是指机器人重复定位其手部于 同一目标位置的能力，可以用标准偏差这 个统计量来表示，它是衡量一列误差值的 密集度，如下图示
• 目前，工业机器人的最大直线运行速度大部分为 1000mm/s左右。最大回转速度为120度/秒左右。
• 作为机器人规格参数的速度是指平均速度，实际使用速度 可在一定范围内调节。
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• 4、承载能力
• 承载能力是指机器人在工作范围内的任何 位姿上所能承受的最大质量。承载能力不 仅决定于负载的质量，而且还与机器人运 动的速度和加速度大小和方向有关。为了 安全起见，承载能力这一指标是指高速运 行时的承载能力。通常，承载能力不仅指 负载，而且还包括机器人末端操作器的质 量。工业机器人的额定负载是指在规定范 围内手腕机械接口处所能承受的最大负载 允许值。
3. 直流电机的控制方式
改变电压或电流控制转速和转距。 脉冲宽度调制PWM是利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时间进
行控制，将直流电压转换成某一频率的矩形波电压，加到直流电机的电枢两端，
通过对矩形波脉冲宽度的控制，改变电枢两端的平均电压达到调节电机转速的
目的。
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4. 直流电机的特点
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。
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交流电机驱动
wk.baidu.comAC servomotor
1. 工作原理
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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。
• 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
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直流电机驱动
1. 直流电机工作原理
电刷 左 手 定 则
换向器
T=BILr
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直流电动机通过 换向器将直流转 换成电枢绕组中 的交流，从而使 电枢产生一个恒 定方向的电磁转 矩。
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2. 矩频特性曲线：电流控制曲线和电压控制曲
线。
T (V K E)KT R
其中，KE为电 动势常数， KT 为转矩常数。
异步电机：转子和定子上都有绕组，所谓异步是指转子磁 场和定子间存在速度差（不是角度差）。
2.矩频特性曲线
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3.交流电机的特点
特点：无电刷和换向器，无产生火花的危险；比直流电机的 驱动电路复杂、价格高。
同步电机的特点：体积小。用途：要求响应速度快的中等速 度以下的工业机器人；机床领域。
异步电机的特点：转子惯量很小，响应速度很快。用途：中 等功率以上的伺服系统。
步进电机有三种：永磁式PM（permanent magnet）；反应式 （也称可变磁阻式）VR（variable reluctance），在欧美等发达 国家80年代已被淘汰；混合式 HB（hybrid），混合式是指混合了 永磁式和反应式的优点，混合式步进电机的应用最为广泛。
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PM式步进电机转子是永磁体，定子是绕组，在定子电磁铁和转子永磁体之 间的排斥力和吸引力的作用下转动，步距角一般为7.5o~90o。