工业机器人知识讲座第七讲工业机器人驱动系统_中_
《机器人驱动系统》课件
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液压缸将液压能转换为机械能，推动机器人实现各种动作。
通过液压阀的控制，可以调整液压油的流向和流量，实现机器
03
人的精确控制。
液压驱动系统的优缺点
优点
功率密度大，能够实现大负载的精确 控制，响应速度快，能够在恶劣环境 下工作。
缺点
需要专业的维护和保养，容易漏油和 污染环境，制造成本和维护成本较高 。
3
考虑能源效率和安全性
选择具有高能效、低能耗、安全可靠的驱动系统 ，以确保机器人的长期稳定运行。
提高驱动系统的效率
01
优化电机控制算法
通过改进电机控制算法，提高驱 动系统的响应速度和精度，从而 提高机器人的工作效率。
02
采用高效传动机构
03
实施能源管理策略
采用高效、紧凑的传动机构，减 少能量损失，提高驱动系统的效 率。
步进电机驱动系统的应用
常用于需要高精度定位和控制的场合，如数 控机床、打印机等。
伺服电机驱动系统
伺服电机驱动系统的原理
01
通过将电信号转换为机械位移，实现精确的速度和位置控制。
伺服电机驱动系统的特点
02
具有高精度、快速响应、低噪音等优点，能够实现闭环控制。
伺服电机驱动系统的应用
03
广泛应用于各种需要高精度定位和控制的场合，如工业机器人
《机器人驱动系 统》ppt课件
目 录
• 机器人驱动系统概述 • 电机驱动系统 • 液压驱动系统 • 气压驱动系统 • 机器人驱动系统的选择与优化
01
CATALOGUE
机器人驱动系统概述
定义与分类
定义
机器人驱动系统是指控制机器人运动和动作的各种动力装置的总称，包括电机 、减速器、驱动控制器等。
工业机器人的机械系统课件
控制策略与算法
要点一
总结词
控制算法的原理和应用
要点二
详细描述
控制策略与算法是实现工业机器人精确运动的关键。常用 的控制算法包括位置控制、速度控制和加速度控制等。位 置控制算法根据目标位置和当前位置的差值，计算出关节 的运动量；速度控制算法则根据目标速度和当前速度的差 值，调节关节的驱动力矩；加速度控制算法则用于保证机 器人的平稳运动，避免振动和冲击。
环境因素
考虑温度、湿度、尘埃等因素对工业 机器人稳定性的影响，采取相应措施 。
寿命与可靠性分析
关键部件寿命
评估工业机器人各关键部件的寿命，如电机 、减速器、轴承等，以便及时更换。
维护策略
根据寿命与可靠性分析结果，制定合理的维 护策略，降低故障率。
可靠性评估
通过数据分析，评估工业机器人的可靠性， 以便采取预防性维护措施。
建立维护记录，及时报告异常 情况，以便及时处理。
常见故障诊断与排除
机械故障
检查是否有异常声音、振动或发热等 现象，判断是否需要更换磨损部件或 调整装配。
电气故障
检查电源、电缆、电机等电气部分， 确保无短路、断路或过载等问题。
控制系统故障
检查控制器、传感器等是否正常工作 ，必要时进行软件更新或重置。
谐波齿轮传动
利用波形弹簧使波发生器与柔轮产生 弹性变形，从而使柔轮与刚轮产生相 对运动，实现动力的传递。
CHAPTER 04
工业机器人的执行机构
末端执行器
夹持式
夹持式末端执行器通常采用气动 或电动驱动，通过夹持工件实现
搬运和装配等操作。
吸附式
吸附式末端执行器利用真空或磁 力吸附工件，适用于表面不平整
技术升级
关注新技术发展，适时对工业机器人进行升 级改造，提高其性能和可靠性。
工业机器人的组成一体化教程模块五工业机器人的驱动器系统
多种驱动方式
根据实际需要，可采用多种驱动方 式组合使用，实现机器人性能的优 化。
驱动系统的维护和保养
定期检查
清洁与润滑
定期检查驱动系统各部件，如电动机、轴承 、液压油等，确保其正常运转。
定期清洁驱动部件并加注润滑剂，以降低磨 损和噪音。
更换磨损件
系统调试
当驱动部件出现严重磨损或损坏时，及时更 换。
驱动器系统的性能和可靠性直接影响了机器人的运动精度和 速度，以及机器人的使用效果和生产效率。
工业机器人驱动器系统的基本组成
电机
电机是驱动器系统的核心元件，用于产生动力和 运动。工业机器人中常用的电机包括步进电机、 直流电机、交流电机等。
传感器
传感器是驱动器系统的感觉器官，用于检测机器 人的运动位置、速度和姿态。传感器可以通过检 测电机的转速、转角等信息来反馈给控制器，从 而实现机器人的闭环控制。
运行距离
根据机器人运行距离，选择合适的驱动系 统。
安全性
考虑驱动系统的安全性，选择不会因故障 或异常情况影响机器人安全的驱动系统。
选择合适的驱动系统
电动机驱动
采用电动机作为驱动部件，适用于 需要较高速度和精度的机器人。
液压驱动
利用液压系统作为驱动部件，适用 于需要较大力量和扭矩的机器人。
气压驱动
利用气压作为驱动部件，适用于需 要快速响应和防爆的机器人。
控制器
控制器是驱动器系统的指挥中心，用于控制电机 的运动轨迹、速度和精度。控制器可以通过调节 电机的电流、电压等参数来实现对电机的精确控 制。
驱动器
驱动器是连接电机和控制器之间的桥梁，用于将 控制器的指令转化为电机的运动。驱动器通常由 电力电子器件组成，包括晶体管、场效应管等。
工业机器人培训课件及PPT
如何实现可持续性发展。
工业机器人在汽车制造业中 的应用
2
动方式和应用环境的不同，工业机器 人可以被划分为哪几种？
工业机器人在汽车生产线上的表现非
常优异， 既保证了高质量和高效率，
又提高了工作环境的安全性。 让我们
3
工业机器人在电子制造业中
来看看工业机器人如何在汽车制造业
的应用
中大显身手！
工业机器人在电子制造业中起到了极
为重要的作用，令电子产品的生产和
工业机器人在医疗制造业中
4
组装变得更加准确、高效、安全和富
的应用
有成效。让我们来看看工业机器人在
电子制造业中的应用。
工业机器人还应用于医疗行业，如外
科手术中使用受控机械臂等。这些机
器人的高度精度和准确性意味着可以
降低医疗费用、提高标准医疗水平。
让我们一起了解工业机器人在医疗行
业中的应用吧！
工业机器人的系统结构和工作原理
工业机器人的出现在人类历史上仅是短短的几 十年，但其发展历程却令人叹为观止，让我们 一起了解机器人到工业机器人
很多人可能会把机器人和银河系漫游指南中的 机器人形象联想到一起，其实，真正的工业机
工业机器人的分类及应用领域
1
工业机器人的分类
哪些是工业机器人？根据其结构、驱
工业机器人的未来展望和市场前景分析
工业机器人的未来展望
随着科技的迅猛发展，工业机器人的应用越来 越广泛。机器人工程师的需求正在迅速增长， 而随着人工智能和物联网的快速发展，工业机 器人的未来充满了无限可能。
工业机器人市场前景分析
工业机器人市场具有非常良好的发展前景，在 汽车、电子、医疗、军事以及新兴领域，工业 机器人都将发挥越来越重要的作用。让我们一 起来了解工业机器人市场的前景分析。
工业机器人内部机构详解
工业机器人内部机构详解今天给大家讲讲工业机器人内部结构的知识，教教大家控制、驱动、传动、执行等一些有关于机器人的基础知识。
大家可不要小瞧了这基础的内容，俗话说磨刀不误砍柴功，有了坚实的基础，对日后的学习和拓展都很有帮助的。
德国kuka工业机器人的主要内部结构构造一、机器人驱动装置概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置。
作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力。
驱动系统：可以是液压传动、气动传动、电动传动, 或者把它们结合起来应用的综合系统；可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。
1、电动驱动装置电动驱动装置的能源简单，速度变化范围大，效率高，速度和位置精度都很高。
但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
电动驱动装置又可分为直流(DC)、交流(AC)伺服电机驱动和步进电机驱动。
直流伺服电机电刷易磨损，且易形成火花。
无刷直流电机也得到了越来越广泛的应用。
步进电机驱动多为开环控制，控制简单但功率不大，多用于低精度小功率机器人系统。
电动上电运行前要作如下检查：1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）；3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接；4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接；5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。
2、液压驱动通过高精度的缸体和活塞来完成，通过缸体和活塞杆的相对运动实现直线运动。
优点：功率大，可省去减速装置直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度。
缺点：需要增设液压源，易产生液体泄漏，不适合高、低温场合，故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。
工业机器人的动力系统课件
04
装配机器人：用于自动化装配工作，提高 生产效率和质量。
喷涂机器人：用于自动化喷涂工作，提高 喷涂质量和效率。
05
06
检测机器人：用于检测产品质量，提高产 品质量和生产效率。
工业机器人的应用场景
工业机器人在许多领域都有广泛的应用 ，以下是其中的一些
其他领域：除了上述应用领域，工业机 器人还在医疗、农业、建筑等领域得到 广泛应用。
可维护性
为了降低机器人的维护成本和 提高使用寿命，动力系统应具 备较好的可维护性。
适应性
工业机器人的应用范围广泛， 动力系统应能适应各种不同的
工作环境和任务需求。
动力系统的要求
提供足够的驱动力
动力系统需要提供足够的驱动力，以使机器 人能够完成各种动作和任务。
良好的稳定性
动力系统应具备良好的稳定性，以确保机器 人的运动平稳、不抖动。
检查和维护。
维护人员需要了解各部件的结构和工作 原理，根据实际情况制定维护计划，并
定期进行保养和更换部件。
通过维护和保养，可以确保工业机器人 的动力系统正常运行，提高生产效率和
质量。
CHAPTER 06
工业机器人动力系统的故障诊断与 排除
电机的故障诊断与排除
电机过热
电机长时间工作或过载可 能导致过热，需要检查电 机的冷却系统并确保其正 常工作。
食品加工：工业机器人用于自动化生产 线上的切割、包装等工作，提高生产效 率和质量。
汽车制造：工业机器人用于自动化生产 线上的搬运、焊接、装配、喷涂等工作 ，提高生产效率和质量。
电子产品组装：工业机器人用于自动化 生产线上的装配、检测等工作，提高生 产效率和质量。
CHAPTER 02
工业机器人的动力系统
工业机器人基础知识培训
contents •工业机器人概述•工业机器人组成与原理•工业机器人编程与操作•工业机器人维护与保养•工业机器人安全规范与法规•工业机器人发展趋势及挑战目录01工业机器人概述定义与发展历程定义发展历程汽车制造业电子电器行业塑料橡胶工业其他行业工业机器人应用领域工业机器人市场现状及趋势市场现状全球工业机器人市场规模不断扩大，亚洲地区尤其是中国已成为最大的工业机器人市场。
同时，工业机器人技术不断创新，应用领域不断拓展。
发展趋势随着人工智能、物联网等技术的不断发展，工业机器人将实现更高程度的智能化和自主化。
未来，工业机器人将与人类更加紧密地协作，共同推动制造业的转型升级。
同时，随着环保意识的提高和资源的日益紧缺，工业机器人的绿色化、节能化将成为重要的发展方向。
02工业机器人组成与原理机械结构工业机器人机械结构主要包括基座、腰部、大臂、小臂、腕部和手部等部分，构成一个多自由度的机械系统。
机械结构的设计需考虑机器人的工作范围、负载能力、精度和稳定性等要求。
常用的机械结构类型包括直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型和关节型等。
传感器与感知系统工业机器人配备多种传感器，如位置传感器、速度传感器、力传感器和视觉传感器等，用于感知自身状态和外部环境。
感知系统对传感器信息进行处理和融合，为机器人提供准确的环境信息和自身状态信息。
先进的感知技术如深度学习、机器视觉等，可提高机器人的感知能力和智能化水平。
执行器是机器人驱动系统的核心部件，根据控制指令驱动机器人各关节运动，实现机器人的各种动作。
控制系统的性能直接影响机器人的运动精度、响应速度和稳定性等关键指标。
工业机器人控制系统包括硬件和软件两部分，负责机器人的运动规划、控制算法实现和任务调度等功能。
控制系统与执行器工业机器人通过通讯接口与上位机或其他设备进行数据交换和协同工作。
常用的通讯协议包括EtherCAT、Profinet、Modbus等，可实现实时、高速和可靠的数据传输。
工业机器人驱动系统讲解学习
对环境的影响液压系统易漏油，对环境有污染排气时有噪声无在工业机器人中应用范围适用于重载、低速驱动，电液伺服系统适用于喷涂机器人、点焊机器人和托运机器人适用于中小负载驱动、精度要求较低的有限点位程序控制机器人，如冲压机器人本体的气动平衡及装配机器人气动夹具适用于中小负载、要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度、速度较高的机器人，如AC伺服喷涂机器人、点焊机器人、弧焊机器人、装配机器人等成本液压元件成本较高成本低成本高维修及使用方便，但油液对环境温度有一定要求方便较复杂2.电动驱动系统及其控制机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。
对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。
这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。
目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。
其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。
步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。
交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。
机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。
电驱动的控制方法有两种：一种是通过改变电机的电流来控制机器人手臂的力矩。
手臂的输出力矩靠电流控制，而手臂的运动速度会随手臂上所施加的转动惯量变化而改变。
工业机器人驱动系统
动夹具弧焊机器人、装配机器人等成本液压元件成本较高成本低成本高维修及使用方便，但油液对环境温度有一定要求方便较复杂2.电动驱动系统及其控制机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。
对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。
特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。
这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。
目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。
其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机（DD）均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。
步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。
交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。
机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。
电驱动的控制方法有两种：一种是通过改变电机的电流来控制机器人手臂的力矩。
手臂的输出力矩靠电流控制，而手臂的运动速度会随手臂上所施加的转动惯量变化而改变。
当控制电流一定时，手臂的输出力矩不变，因此在运动过程中负载的惯量变大时，手臂运动的速度就减小，当惯量变小的时候，使运动加速度增加，容易冲击目标。
这种控制方法适用于压配和拧紧螺栓等装配工作，另外它在遇到阻碍时不会再增加力矩，只会使手臂的运动减慢，可实现手臂受阻停止，不会破坏阻碍物体。
另一种是通过改变电机的电压来控制机器人手臂的运动速度。
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工业机器人的结构介绍，超详细，值得收藏
工业机器人的结构介绍，超详细，值得收藏工业机器人工业机器人的结构工业机器人的总体结构上看，可以分为“三大部分六个系统”。
三大部分、六个系统是一个统一的整体。
工业机器人结构三大部分是指用于实现各种动作的机械部分、用于感知内部和外部信息的传感部分和用于控制机器人完成各种动作的控制部分。
六个系统分别是驱动系统、机械结构系统（又叫执行系统）、机器人-环境交互系统、感受系统、人机交互系统和控制系统。
驱动系统驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。
有电机驱动、液压驱动、气动驱动、其它驱动形式。
根据需要，可采用由这三种基本驱动类型的一种，或合成式驱动系统，目前最常用的是电机驱动。
选用原则：1，控制方式：对物料搬运（包括上、下料）、冲压用的有限点位控制的程序控制机器人，低速重负载时可选用液压驱动系统；中等负载时可选用电机驱动系统；轻负载时可选用电机驱动系统；轻负载、高速时可选用气动驱动系统，冲压机器人手爪多选用气动驱动系统。
2，作业环境要求：从事喷涂作业的工业机器人，由于工作环境需要防爆，考虑到其防爆性能，多采用电液伺服驱动系统和具有本征防爆的交流电动伺服驱动系统。
水下机器人、核工业专用机器人、空间机器人，以及在腐蚀性、易燃易爆气体、放射性物质环境中工作的移动机器人，一般采用交流伺服驱动。
3，操作运行速度：对于装配机器人，由于要求其有较高的点位重复精度和较高的运行速度，通常在运行速度相对较低（≤4.5m/s）的情况下，可采用AC、DC或步进电动机伺服驱动系统；在速度、精度要求均很高的条件下，多采用直接驱动（DD）电动机驱动系统。
电机驱动方式驱动电机主要要求：快速性，控制特性的连续性和直线性，能接受严苛运行环境，起动转动矩惯量大，加强调速范围宽，体积小，质量小，轴向尺寸短。
目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
工业机器人技术基础 第四章 工业机器人驱动控制系统
控制系统的组成
第四章驱动控制系统
1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、
微处理器有32位、64位等 如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
2、示教器：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所 有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计 算机之间以串行通信方式实现信息交互。
3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完 成基本功能操作。
第四章驱动控制系统
工业机器人驱动控制系统
第四章驱动控制系统
第一节：工业机器人驱动系统
驱动系统
第四章驱动控制系统
驱动系统是驱使工业机器人机械臂运动的机构。它按照 控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人产生动作， 相当于人的肌肉、筋络。 工业机器人的驱动系统包括和传动 机构和驱动装置两部分，他们通常与执行机构连成机器人本体。
目录
第四章驱动控制系统
1 控制系统的特点 2 控制系统的分类 3 控制系统的主要功能 4 控制系统的组成 5 工业机器人的控制方式
控制系统的特点
第四章驱动控制系统
控制系统是工业机器人的重要组成部分，它的机能类似于 人脑。工业机器人要与外围设备协调动作，共同完成作业任务， 就必须具备一个功能完善、灵敏可靠的控制系统。工业机器人 的控制系统总体来讲可以分为两大部分：一部分是对其自身运 动的控制，另一部分是工业机器人与其周边设备的协调控制。 工业机器人控制研究的重点是对其自身的控制。
驱动装置
第四章驱动控制系统
(一)液压驱动装置
如图3-4所示是液压驱动装置的组成示意图，它有液压源、驱 动器、伺服阀、传感器和控制器等组成。采用液压驱动的工业 机器人，具有点位控制和连续轨迹控制功能，并具有防爆性能。
工业机器人驱动与控制系统课件
05
CATALOGUE
工业机器人典型案例分析
搬运机器人
总结词
搬运机器人是一种常见的工业机器人， 主要用于自动化生产线上的物料搬运。
VS
详细描述
搬运机器人通常配备有高精度的搬运装置 ，如夹具、吸盘等，能够实现快速、准确 的物料搬运。它们通常采用伺服电机驱动 ，具有较高的定位精度和运动控制精度。 搬运机器人的控制系统通常采用运动控制 器或PLC，能够实现复杂的搬运轨迹和动 作。
03
CATALOGUE
工业机器人控制系统
控制系统硬件组成
控制器
工业机器人控制系统的 核心，负责接收指令并
控制机器人的运动。
伺服驱动器
连接控制器和电机，接 收控制器的指令，驱动
电机运动。
传感器
检测机器人运动过程中 的位置、速度、力等参
数，反馈给控制器。
I/O接口
连接机器人与外部设备 ，实现信号的输入输出
位姿传感器
总结词
用于检测机器人的位置和姿态信息。
详细描述
位姿传感器可以检测机器人的位置、 姿态、速度等运动参数，帮助机器人 实现精确的运动控制和轨迹规划，提 高机器人的稳定性和精度。
其他传感器
总结词
包括听觉、嗅觉、味觉等其他类型的传感器。
详细描述
除了触觉、视觉和位姿传感器外，还有一些其他类型的传感器，如听觉、嗅觉、味觉等，这些传感器 能够提供更丰富的环境信息，帮助机器人更好地适应复杂的工作环境。
等，并分析其工作原理。
电动机维护与保养
提供电动机的日常维护和保养 建议，以确保其正常运行和使
用寿命。
液压驱动
液压系统组成
介绍液压系统的基本组成，包 括液压泵、液压缸、液压阀等