一韭惧、機器人驅動裝置

概念：要使機器人運行起來, 需給各個關節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置 作用：提供機器人各部位斟拘、各關節(jié)動作的原動力。

驅動系統(tǒng)：可以是液壓傳動哀姿、氣動傳動拾撇、電動傳動, 或者把它們結合起來應用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅動或者是通過同步帶、鏈條鹰幌、輪系狂秦、諧波齒輪等機械傳動機構進行間接驅動灌侣。

1、電動驅動裝置

電動驅動裝置的能源簡單裂问，速度變化范圍大侧啼，效率高，速度和位置精度都很高堪簿。但它們多與減速裝置相聯(lián)痊乾，直接驅動比較困難。

電動驅動裝置又可分為直流(DC)椭更、交流(AC)伺服電機驅動和步進電機驅動哪审。直流伺服電機電刷易磨損，且易形成火花虑瀑。無刷直流電機也得到了越來越廣泛的應用湿滓。步進電機驅動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大舌狗，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)叽奥。

電動上電運行前要作如下檢查：

1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅動模塊的損壞）；對于直流輸入的 /-極性一定不能接錯把夸，驅動控制器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始時不要太大）扑姆；

2）控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）尉武；

3）不要開始時就把需要接的線全接上，只連成最基本的系統(tǒng)期油，運行良好后源洒，再逐步連接。

4）一定要搞清楚接地方法须拒，還是采用浮空不接赘眼。

5）開始運行的半小時內要密切觀察電機的狀態(tài)，如運動是否正常玛繁，聲音和溫升情況发钞，發(fā)現(xiàn)問題立即停機調整。

2号呜、液壓驅動

通過高精度的缸體和活塞來完成鞋倔，通過缸體和活塞桿的相對運動實現(xiàn)直線運動。

優(yōu)點：功率大剑征，可省去減速裝置直接與被驅動的桿件相連除呵，結構緊湊，剛度好爪喘，響應快颜曾，伺服驅動具有較高的精度纠拔。

缺點：需要增設液壓源，易產生液體泄漏泛豪，不適合高稠诲、低溫場合，故液壓驅動目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)诡曙。

選擇適合的液壓油臀叙。防止固體雜質混入液壓系統(tǒng)，防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng) 岗仑。機械作業(yè)要柔和平順機械作業(yè)應避免粗暴匹耕，否則必然產生沖擊負荷，使機械故障頻發(fā)荠雕，大大縮短使用壽命稳其。要注意氣蝕和溢流噪聲。作業(yè)中要時刻注意液壓泵和溢流閥的聲音酬桦，如果液壓泵出現(xiàn)“氣蝕”噪聲壹事，經(jīng)排氣后不能消除，應查明原因排除故障后才能使用桩眼。保持適宜的油溫责什。液壓系統(tǒng)的工作溫度一般控制在30～80℃之間為宜。3袄碱、氣壓驅動

氣壓驅動的結構簡單颓涉，清潔，動作靈敏描宁，具有緩沖作用厅驼。.但與液壓驅動裝置相比，功率較小坊偿，剛度差华孙，噪音大，速度不易控制申建，所以多用于精度不高的點位控制機器人海槐。

（1）具有速度快、系統(tǒng)結構簡單挖息，維修方便金拒、價格低等特點。適于在中旋讹、小負荷的機器人中采用殖蚕。但因難于實現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機械人中沉迹，如在上睦疫、下料和沖壓機器人中應用較多害驹。

（2）在多數(shù)情況下是用于實現(xiàn)兩位式的或有限點位控制的中、小機器人中的蛤育。

（3）控制裝置目前多數(shù)選用可編程控制器(PLC控制器)宛官。在易燃、易爆場合下可采用氣動邏輯元件組成控制裝置瓦糕。

二底洗、直線傳動機構

傳動裝置是連接動力源和運動連桿的關鍵部分，根據(jù)關節(jié)形式咕娄，常用的傳動機構形式有直線傳動和旋轉傳動機構亥揖。

直線傳動方式可用于直角坐標機器人的X、Y柏咳、Z向驅動绰瘾，圓柱坐標結構的徑向驅動和垂直升降驅動，以及球坐標結構的徑向伸縮驅動柄倒。

直線運動可以通過齒輪齒條蚜雏、絲杠螺母等傳動元件將旋轉運動轉換成直線運動，也可以有直線驅動電機驅動靡抓，也可以直接由氣缸或液壓缸的活塞產生附柜。

1、齒輪齒條裝置

通常齒條是固定的簿混。齒輪的旋轉運動轉換成托板的直線運動僚料。

優(yōu)點：結構簡單。缺點：回差較大烁枣。

2假却、滾珠絲杠

在絲杠和螺母的螺旋槽內嵌入滾珠，并通過螺母中的導向槽使?jié)L珠能連續(xù)循環(huán)睹傻。

優(yōu)點：摩擦力小，傳動效率高哼转，無爬行明未，精度高

缺點：制造成本高，結構復雜壹蔓。

自鎖問題：理論上滾珠絲杠副也可以自鎖,但是實際應用上沒有使用這個自鎖的,原因主要是：可靠性很差趟妥，或加工成本很高；因為直徑與導程比非常大佣蓉，一般都是再加一套蝸輪蝸桿之類的自鎖裝置披摄。

三、旋轉傳動機構

采用旋轉傳動機構的目的是將電機的驅動源輸出的較高轉速轉換成較低轉速勇凭，并獲得較大的力矩疚膊。機器人中應用較多的旋轉傳動機構有齒輪鏈义辕、同步皮帶和諧波齒輪。

1寓盗、齒輪鏈

（1）轉速關系

（2）力矩關系

2灌砖、同步皮帶

同步帶是具有許多型齒的皮帶，它與同樣具有型齒的同步皮帶輪相嚙合傀蚌。工作時相當于柔軟的齒輪晌叽。

優(yōu)點：無滑動，柔性好互聪，價格便宜囊砰，重復定位精度高。缺點：具有一定的彈性變形突棉。

3为惧、諧波齒輪

諧波齒輪由剛性齒輪、諧波發(fā)生器和柔性齒輪三個主要零件組成杠卜，一般剛性齒輪固定逐枢，諧波發(fā)生器驅動柔性齒輪旋轉。

主要特點：

(1)坠屹、傳動比大遍跌，單級為50—300。

(2)兵扭、傳動平穩(wěn)哑立，承載能力高。

(3)脾鸠、傳動效率高,可達70%—90%杰捂。

(4)、傳動精度高,比普通齒輪傳動高3—4倍棋蚌。

(5)嫁佳、回差小，可小于3’谷暮。

(6)蒿往、不能獲得中間輸出，柔輪剛度較低湿弦。

諧波傳動裝置在機器人技術比較先進的國家已得到了廣泛的應用瓤漏。僅就日本來說，機器人驅動裝置的60％都采用了諧波傳動颊埃。

美國送到月球上的機器人蔬充，其各個關節(jié)部位都采用諧波傳動裝置，其中一只上臂就用了30個諧波傳動機構班利。

前蘇聯(lián)送入月球的移動式機器人“登月者”饥漫，其成對安裝的8個輪子均是用密閉諧波傳動機構單獨驅動的榨呆。德國大眾汽車公司研制的ROHREN、GEROT R30型機器人和法國雷諾公司研制的VERTICAL 80型機器人等都采用了諧波傳動機構罗迎。

四泊宴、機器人傳感系統(tǒng)

1、感受系統(tǒng)由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息秒足。

2钱图、智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準寿伊。

3撩怀、智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準揽此。

4双竣、對于一些特殊的信息, 傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。

五艘赂、機器人位置檢測

旋轉光學編碼器是最常用的位置反饋裝置渤尚。光電探測器把光脈沖轉化成二進制波形。軸的轉角通過計算脈沖數(shù)得到听誓，轉動方向由兩個方波信號的相對相位決定催杆。

感應同步器輸出兩個模擬信號——軸轉角的正弦信號和余弦信號。軸的轉角由這兩個信號的相對幅值計算得到瑞你。感應同步器一般比編碼器可靠酪惭，但它的分辨率較低。

電位計是最直接的位置檢測形式者甲。它連接在電橋中春感，能夠產生與軸轉角成正比的電壓信號。但是虏缸，由于分辨率低鲫懒、線性不好以及對噪聲敏感。

轉速計能夠輸出與軸的轉速成正比的模擬信號刽辙。如果沒有這樣的速度傳感器刀疙，可以通過對檢測到的位置相對于時間的差分得到速度反饋信號。六扫倡、機器人力檢測

力傳感器通常安裝在操作臂下述三個位置：

1、安裝在關節(jié)驅動器上竟纳∧炖＃可測量驅動器/減速器自身的力矩或者力的輸出。但不能很好地檢測末端執(zhí)行器與環(huán)境之間的接觸力锥累。

2挡医、安裝在末端執(zhí)行器與操作臂的終端關節(jié)之間溢扳，可稱腕力傳感器。通常训癌，可以測量施加于末端執(zhí)行器上的三個到六個力/力矩分量祠乔。

3、安裝在末端執(zhí)行器的“指尖”上娶匠。通常橱序，這些帶有力覺得手指內置了應變計，可以測量作用在指尖上的一個到四個分力炭答。

七疫橘、機器人－環(huán)境交互系統(tǒng)

1、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)機器人與外部環(huán)境中的設備相互聯(lián)系和協(xié)調的系統(tǒng)匾颁。

2癌玩、工業(yè)機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工制造單元帮观、焊接單元污益、裝配單元等。也可以是多臺機器人先口、多臺機床或設備型奥、多個零件存儲裝置等集成 。

3池充、也可以是多臺機器人桩引、多臺機床或設備、多個零件存儲裝置等集成為一個去執(zhí)行復雜任務的功能單元收夸。八坑匠、人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制并與機器人進行聯(lián)系的裝置。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類: 指令給定裝置和信息顯示裝置卧惜。

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