安全性 防爆性能较好,用
液压油作传动介
质,在一定条件下
有火灾危险 防爆性能好,高于
1000kPa(10个大气
压)时应注意设备的抗压性 设备自身无爆炸和火灾危险,直流有刷电动机换向时有火花,对环境的防爆性能较差
对环境的影响 液压系统易漏油,
对环境有污染 排气时有噪声 无
在工业机器人中应用范围 适用于重载、低速驱动,电液伺服系统适用于喷涂机器人、点焊机器人和
托运机器人 适用于中小负载驱
动、精度要求较低
的有限点位程序控
制机器人,如冲压
机器人本体的气动
平衡及装配机器人气动夹具 适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机器人,如AC伺服喷涂机器人、点焊机器人、弧焊机器人、装配机器人等
成本 液压元件成本较高 成本低 成本高
文修及使用 方便,但油液对环
境温度有一定要求 方便 较复杂
表2.1三种驱动方式的特点对照
机器人驱动系统各有其优缺点,通常对机器人的驱动系统的要求有:
1).驱动系统的质量尽可能要轻,单位质量的输出功率要高,效率也要高;
2).反应速度要快,即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大,能够进行频繁地起、制动,正、反转切换;
3).驱动尽可能灵活,位移偏差和速度偏差要小;
4).安全可靠;
5).操作和文护方便;
6).对环境无污染,噪声要小;
7).经济上合理,尤其要尽量减少占用面积。
基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求,本文选用步进电机驱动的方式对机器人进行驱动[7]。
2.3.1 步进电机基本介绍
步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统和精密等领域。。步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,用磁导的变化产生转矩。
步进电机和普通电机的区别主要在于其脉冲驱动的形式,是这个特点,步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。不过步进电机在控制的精度变化范围、低速性能方面都不如传统的闭环控制的直流伺服电动机。在精度不是需要特别高的场合就可以使用步进电机,步进电机可以发挥其结简单、可靠性高和成本低的特点。使用恰当的时候,甚至可以和直流伺服电动机性能相媲美。每当步进电机被激励一次,它的轴就转动一个精确的角度。这种不连续的步进器输出方式的优点是,只要算一算计算机驱动电机多少步,便可知道电机轴的具体位置即实际控制设备的位置就可以知道。步进电机有4个组。1、2、3和4,按适当顺序加上脉冲电流,电机就能步进。有如下三种顺序:(1)低功耗顺序; (2)正常顺序; (3)半步顺序。
低功耗顺序:把电流脉冲送到绕组1,然后是绕组2,绕组3,绕组4,再返回到绕组1,如此循环,在同一时刻不会有两个绕组接通,这时电机将步进一步。
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