《机器人驱动系统》课件.ppt

机器人驱动系统

课程概述目标深入了解机器人驱动系统的原理、分类、工作原理和应用内容涵盖直流电机、交流电机、伺服电机、步进电机、液压系统和气动系统学习目标掌握机器人驱动系统的选型、设计、控制和故障诊断

驱动系统的作用运动控制驱动系统为机器人提供动力，使其能够完成各种运动任务，包括旋转、移动、抓取等。精确操控驱动系统通过精确控制电机转速和位置，确保机器人动作的准确性和可重复性。负载能力驱动系统根据机器人负载能力选择合适的电机和传动机构，确保机器人能够安全可靠地执行任务。

驱动系统的分类电机驱动直流电机、交流电机、伺服电机、步进电机液压驱动液压缸、液压马达、液压泵气动驱动气缸、气动马达、气动泵

直流电机驱动系统直流电机驱动系统是一种常见的机器人驱动系统，它利用直流电机作为动力源，通过控制电机的转速和转矩来驱动机器人执行机构。直流电机具有结构简单、控制方便、效率高等优点，广泛应用于工业机器人、服务机器人等领域。

直流电机的特性及选型1结构简单直流电机结构简单，易于制造和维护。2起动性能好直流电机起动转矩大，起动性能好。3调速性能好直流电机转速易于调节，且调节范围广。

直流电机的控制方式1电压控制通过改变电机两端的电压大小来控制电机的转速，适用于对转速控制精度要求不高的场合。2电流控制通过改变电机电流大小来控制电机的转矩，适用于对转矩控制精度要求较高的场合。3脉冲宽度调制(PWM)通过改变脉冲的占空比来调节直流电机的电压和电流，可实现精确的转速和转矩控制。

交流电机驱动系统交流电机驱动系统是将电能转换为机械能，并驱动机器人执行任务的系统。它具有结构简单、可靠性高、维护方便等优点，广泛应用于工业机器人、服务机器人等领域。

异步电机工作原理旋转磁场异步电机通过定子绕组产生旋转磁场，该磁场切割转子导体，从而产生感应电流。感应电流感应电流在转子导体中产生磁场，该磁场与定子磁场相互作用，从而产生转矩，驱动转子旋转。转速差转子的转速始终低于定子磁场的转速，这种转速差被称为“滑差”。

异步电机的控制方式1电压控制通过调节电机电压来控制转速2频率控制通过调节电源频率来控制转速3矢量控制精确控制电机转矩和转速异步电机的控制方式多种多样，可以根据不同的应用需求选择不同的控制方式。

伺服电机驱动系统高精度控制伺服电机能精确地控制转速、转矩和位置，以实现精确的运动控制。闭环控制伺服电机采用闭环控制系统，通过反馈信号来校正误差，实现高精度的控制。广泛应用伺服电机广泛应用于工业机器人、数控机床、自动化生产线等领域。

伺服电机的特性及选型速度伺服电机具有高速响应的特点，能够快速地改变转速和方向，适用于对速度要求较高的场合。精度伺服电机具有高精度定位功能，可以将电机轴的位置控制在极小的范围内，满足对定位精度要求较高的场合。扭矩伺服电机能够提供较大的扭矩，适用于需要克服较大负载的场合。

伺服电机的控制方法位置控制通过反馈系统将电机转动角度与目标角度进行比较，实现精确的位置控制。速度控制通过反馈系统将电机转速与目标转速进行比较，实现精确的速度控制。转矩控制通过反馈系统将电机输出转矩与目标转矩进行比较，实现精确的转矩控制。

步进电机驱动系统步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的执行机构。它具有精度高、响应快、可实现位置控制和速度控制等优点，在机器人、自动化设备、数控机床等领域得到广泛应用。

步进电机的工作原理旋转磁场步进电机通过改变绕组电流方向，产生旋转磁场。转子跟随步进电机转子具有永久磁铁或电磁铁，其极性会与旋转磁场对齐。步进角步进电机每次绕组电流改变，转子就会旋转一个固定的角度，称为步进角。

步进电机的控制方式1脉冲控制通过脉冲信号驱动电机旋转2方向控制控制电机旋转方向3细分控制提高电机精度

液压驱动系统液压驱动系统利用液压油的压力变化来传递能量，并驱动执行机构完成工作。液压系统具有力量大、响应快、控制精度高的优点，广泛应用于机器人、工程机械、航空航天等领域。

液压系统的构成及特点1动力源为液压系统提供动力的核心部件，通常为液压泵。2执行机构将液压能转换为机械能，实现运动控制，如液压缸和液压马达。3控制系统负责对液压系统的动作进行控制和调节，包括方向控制、速度控制、压力控制等。4辅助元件包括油箱、过滤器、冷却器、管道等，辅助液压系统正常运行。

液压执行机构的选型负载大小根据机器人负载的大小选择适当的执行机构。运动速度选择合适的执行机构以满足机器人的运动速度要求。精度要求选择合适的执行机构以满足机器人的运动精度要求。

气动驱动系统气动驱动系统利用压缩空气作为动力源，通过气动执行机构来完成机械运动。气动驱动系统具有响应速度快、结构简单、成本低廉、维护方便等优点，广泛应用于工业自动化、机械制造、航空航天等领域。

气动系统的特点及应用清洁气动系统使用压缩空气作为动力，不会产