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伺服系統(tǒng)三大趨勢導(dǎo)致機(jī)器人熱潮驅(qū)動(dòng)升級(jí)

時(shí)間:2018-08-06 10:52:00來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?若說當(dāng)下什么話題最熱門,機(jī)器人絕對(duì)算一個(gè)。機(jī)器人作為典型的機(jī)電一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品,它是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的?據(jù)了解,機(jī)器人的控制分為機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制兩大類,伺服控制系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制的重要部分。因而要了解機(jī)器人的運(yùn)作過程,必然繞不過伺服系統(tǒng)。

若說當(dāng)下什么話題最熱門,機(jī)器人絕對(duì)算一個(gè)。機(jī)器人作為典型的機(jī)電一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品,它是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)作的?據(jù)了解,機(jī)器人的控制分為機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制兩大類,伺服控制系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械本體控制和伺服機(jī)構(gòu)控制的重要部分。因而要了解機(jī)器人的運(yùn)作過程,必然繞不過伺服系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)品,是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外,還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。

通常情況下,我們所說的機(jī)器人伺服系統(tǒng)是指應(yīng)用于多軸運(yùn)動(dòng)控制的精密伺服系統(tǒng)。一個(gè)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是由高階運(yùn)動(dòng)控制器與低階伺服驅(qū)動(dòng)器所組成,運(yùn)動(dòng)控制器負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制命令譯碼、各個(gè)位置控制軸彼此間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、加減速輪廓控制等等,其主要作用在于降低整體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制的路徑誤差;伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)伺服電機(jī)的位置控制,其主要作用在于降低伺服軸的追隨誤差。

下圖展示的是一個(gè)雙軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的簡化控制方塊圖,在一般的情況下X-軸與Y-軸的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性會(huì)有相當(dāng)大的差異,在高速輪廓控制時(shí)會(huì)造成明顯的誤差,因此必須設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器以整體考慮的觀點(diǎn)來解決這個(gè)題目。

伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、指令機(jī)構(gòu)三大部分構(gòu)成,伺服電機(jī)是執(zhí)行機(jī)構(gòu),就是靠它來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的,伺服驅(qū)動(dòng)器是伺服電機(jī)的功率電源,指令機(jī)構(gòu)是發(fā)脈沖或者給速度用于配合伺服驅(qū)動(dòng)器正常工作的。

機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的要求比其它兩個(gè)部分都高。首先要求伺服電機(jī)具有快速響應(yīng)性。電機(jī)從獲得指令信號(hào)到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號(hào)的時(shí)間愈短,電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高,快速響應(yīng)性能愈好,一般是以伺服電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)的大小來說明伺服電機(jī)快速響應(yīng)的性能。其次,伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比要大。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下,要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。最后,伺服電機(jī)要具有控制特性的連續(xù)性和直線性,隨著控制信號(hào)的變化,電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化,有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)成正比或近似成正比。

當(dāng)然,為了配合機(jī)器人的體形,伺服電機(jī)必須體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。還要經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件,可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行,并能在短時(shí)間內(nèi)承受數(shù)倍過載。

伺服驅(qū)動(dòng)器是可利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力,直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn),在機(jī)器人中應(yīng)用比較廣泛。

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