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国内机器人热潮指引未来伺服系统发展方向

2016-07-19 09:18
吃瓜天狼
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  若说当下什么话题最热门,机器人绝对算一个。机器人作为典型的机电一体化技术密集型产品,它是如何实现运作的?据了解,机器人的控制分为机械本体控制和伺服机构控制两大类,伺服控制系统则是实现机器人机械本体控制和伺服机构控制的重要部分。因而要了解机器人的运作过程,必然绕不过伺服系统。

  伺服系统是以变频技术为基础发展起来的产品,是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。伺服系统除了可以进行速度与转矩控制外,还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。

  通常情况下,我们所说的机器人伺服系统是指应用于多轴运动控制的精密伺服系统。一个多轴运动控制系统是由高阶运动控制器与低阶伺服驱动器所组成,运动控制器负责运动控制命令译码、各个位置控制轴彼此间的相对运动、加减速轮廓控制等等,其主要作用在于降低整体系统运动控制的路径误差;伺服驱动器负责伺服电机的位置控制,其主要作用在于降低伺服轴的追随误差。

  下图展示的是一个双轴运动控制系统的简化控制方块图,在一般的情况下X-轴与Y-轴的动态响应特性会有相当大的差异,在高速轮廓控制时会造成明显的误差,因此必须设计一个运动控制器以整体考虑的观点来解决这个题目。

机器人伺服系统创意图

  伺服系统由伺服电机、伺服驱动器、指令机构三大部分构成,伺服电机是执行机构,就是靠它来实现运动的,伺服驱动器是伺服电机的功率电源,指令机构是发脉冲或者给速度用于配合伺服驱动器正常工作的。

  机器人对伺服电机的要求比其它两个部分都高。首先要求伺服电机具有快速响应性。电机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电机快速响应的性能。其次,伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转矩大,转动惯量小。最后,伺服电机要具有控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

  当然,为了配合机器人的体形,伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短。还要经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受数倍过载。

 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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