第4章机器人驱动系统-机器人技术》课件(优质课件2圆).ppt

第4章机器人的驱动系统;4.1机器人的驱动方式;优点:

1）以空气为工作介质，不仅易于取得，而且用后可直接排入大气，处理方便，也不污染环境。

2）因空气的粘度很小（约为油的万分之一），在管道中流动时的能量损失很小，因而便于集中供气和远距离输送，气动动作迅速，调节方便，维护简单，不存在介质变质及补充等问题。

3）工作环境适应性好，无论在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，还是在食品加工、轻工、纺织、印刷、精密检测等高净化、无污染场合，都具有良好的适应性，且工作安全可靠，过载时能自动保护。

4）气动元件结构简单，成本低，寿命长，易于实现标准化、系列化和通用化。;优点:

电气驱动是利用各种电动机产生力和力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节，从而获得机器人的位置、速度和加速度。因省去中间的能量转换过程，因此比液压和气压驱动的效率高，且具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低等优点。应用最广泛。;4.1.2驱动系统性能

;4.1.3驱动系统驱动方式

1．直线驱动方式

机器人采用的直线驱动包括直角坐标机构的X、Y、Z向驱动，圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动，以及球坐标结构的径向伸缩驱动。直线运动可以直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杠、螺母等传动方式把旋转运动转换成直线运动。

2.旋转驱动方式

多数普通电机和伺服电机都能够直接产生旋转运动，但其输出力矩比所需要的力矩小，转速比所需要的转速高。因此，需要采用各种传动装置把较高的转速转换成较低的转速，并获得较大的力矩。有时也采用直线液压缸或直线气缸作为动力源，这就需要把直线运动转换成旋转运动。这种运动的传递和转换必须高效率地完成，并且不能有损于机器人系统所需要的特性，特别是定位精度、重复精度和可靠性。运动的传递和转换可以选择齿轮链传动、同步皮带传动和谐波齿轮等传动方式。;4.2液压驱动系统;其具体工作过程如下：

当数控装置发出一定数量的脉冲时，步进电机就会带动电位器的动触头转动。假设此时顺时针转过一定的角??β，这是电位器输出电压为u，经放大器放大后输出电流i，使电液伺服阀产生一定的开口量。这时，电液伺服阀处于左位，压力油进入液压缸左腔，活塞杆右移，带动机械手手臂右移，液压缸右腔的油液经电液伺服阀返回油箱。此时，机械手手臂上的齿条带动齿轮也顺时针移动，当其转动角度α＝β时，动触头回到电位器的中位，电位器输出电压为零，相应放大器输出电流为零，电液伺服阀回到中位，液压油路被封锁，手臂即停止运动。当数控装置发出反向脉冲时，步进电动机逆时针方向转动，和前面正好相反，机械手就会手臂缩回。;2.电液伺服阀的工作原理

（1）原理图如图为喷嘴挡板式电液伺服阀的工作原理图。喷嘴挡板式电液伺服由电磁和液压两部分组成，电磁部分是一个动铁式力矩马达，液压部分为两级。第一级是双喷嘴挡板阀，称前置级（先导级）；第二级是四边滑阀，称功率放大级（主阀）。;4.2.3电液比例控制阀;3.比例方向节流阀

用比例电磁铁取代电磁换向阀中的普通电磁铁，便构成直动型比例方向节流阀，如图所示。由于使用了比例电磁铁，阀芯不仅可以换位，而且换位的行程可以连续地或按比例地变化，因而连通油口间的通流面积也可以连续地或按比例地变化，所以比例方向节流阀不仅能控制执行元件的运动方向，而且能控制其速度。

部分比例电磁铁前端还附有位移传感器（或称差动变压器），这种比例电磁铁称为行程控制比例电磁铁。位移传感器能准确地测定电磁铁的行程，并向放大器发出电反馈信号。电放大器将输入信号和反馈信号加以比较后，再向电磁铁发出纠正信号以补偿误差，因此阀芯位置的控制更加精确。;4.2.4摆动缸;4.3.2气源装置;1-排气阀2-汽缸3-活塞4-活塞杆5、6-十字头与滑道7-连杆8-曲柄

9-吸气阀10-弹簧;2.气源净化装置

气源净化装置包括后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、过滤器等。

（1）后冷却器

后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上，它对150℃左右的压缩空气降温降到40~50℃，并使混入压缩空气的水汽和油气凝聚成水滴和油滴。

后冷却器按结构形式分有蛇管式、列管式、散热片式和管套式；按冷却方式分有风冷式和水冷式。;（2）油水分离器

油水分离器主要是用来压缩空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质，是压缩空气得到初步净化。其按结构形式分有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式及以上形式的组合等。

当压缩空气由入口进入分离器壳体后，气流先受到隔板阻挡而被撞击折回向下（见图中箭头所示流向）；之后又上升产生环形回转。这样凝聚在压缩空气中的油滴、水滴等