工业现代机器人的动力系统
1.1工业机器人的系统组成
MMT
三种驱动方式比较：
电气驱动方式:电气驱动所用能源简单，机构速度变化范围大，效率高，速
度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪声低和控制灵活的特点。
MMT
【背景知识】 2．机械结构系统
工业机器人的机
械结构系统是工业机 器人为完成各种运动 的机械部件。系统由 骨骼(杆件)和连接它 们的关节(运动副)构 成，具有多个自由度， 主要包括手部、腕部、 臂部、机身等部件， 如右图所示。
2MMT
机械结构系统——手腕
手腕是连接末端执 行器和手臂的部件，它的作 用是调整或改变工件的方位， 因而它具有独立的自由度， 以使机器人——手臂
手臂是机器人执行 机构中重要的部件，它的作 用是将被抓取的工件运送到 给定的位置上。
2MMT
机械结构系统——腰部和基座
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位 置，是机器人获取信息的窗口 。
MMT
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置， 是机器人获取信息的窗口 。
机器人对传感器的要求 ①精度高、重复性好； ② 稳定性和可靠性好； ③ 抗干扰能力强； ④ 质量轻、体积小、安装方便。
MMT
（1)传感器的分类 根据传感器在机器人上应用目的与使用范围的 不同，将其分成两类：内部传感器和外部传感器。 内部传感器：用于检测机器人自身的状态，如： 测量回转关节位置的轴角编码器、测量速度以控制 其运动的测速计。 外部传感器：用于检测机器人所处的环境和对 象状况，如视觉传感器，可为更高层次的机器人控 制提供大得多的适应能力，也是给工业机器人增加 了自动检测能力。外部传感器可进一步分为末端执 行器传感器和环境传感器。
机器人制造中的动力系统设计
机器人制造中的动力系统设计一、引言机器人一直是科技领域中备受关注的热门话题之一，机器人制造中的动力系统设计相较于其他部分来说更加的关键和重要。
正确的动力系统可以为机器人提供强劲的动力、准确的运动和良好的控制，因此，本文将会介绍机器人制造中的动力系统设计。
二、动力系统的构成机器人的动力系统由三部分组成，分别是能量传输系统、动力转换系统和动力控制系统。
1. 能量传输系统能量传输系统是机器人动力系统的第一步，主要由电池、电线、电容器、电阻器等组成，用于能量的传输和转换。
电池负责储存能量，电线则把能量输送出去，而电容器和电阻器则调节能量的大小和传输速度。
2. 动力转换系统动力转换系统是动力系统的中心环节，它把能量从能量传输系统中获取并转换成机器人的动力来源。
主要由马达和机械结构组成，它的种类和构成不尽相同，设计时需要根据机器人的用途来决定。
3. 动力控制系统动力控制系统主要由控制器、传感器、电调器等组成，用于控制机器人的运动和转向。
控制器的核心是单片机，它可以根据传感器的反馈控制马达的速度和轨迹，从而让机器人得到准确的控制。
三、设计与选择在机器人动力系统的设计和选择中，有几个需要注意的方面。
1. 马达的选择马达的种类和特性决定了机器人的动力来源和输出，因此在设计时需根据机器人的用途来选择相应的类型。
直流马达价格便宜、使用广泛，适用于一般的机器人;步进马达速度快、精度高，适用于需要精确控制的机器人;无刷直流马达稳定性强、噪音小，适用于工业机器人。
2. 机械结构的设计机械结构的设计直接影响着机器人的运动和转向，因此这个方面的设计需要充分考虑机器人的用途。
不能只考虑使用方便、造型美观，还要注意耐久性、载重能力、安全性等方面。
3. 能量传输与储存能量传输和储存是机器人动力系统的基础，对于选择电池、电线等也需要进行细致的考虑。
需要考虑电池的容量和工作时间等，以及电线的导电性和稳定性。
四、结论机器人制造中的动力系统设计是机器人的关键部分之一，正确的设计可以为机器人提供强劲的动力、准确的运动和良好的控制。
1. 试分析比较工业机器人三种动力系统的优缺点及应用领域。
1。
试分析比较工业机器人三种动力系统的优缺点及应用领
域。
工业机器人系统用途及优势：
（1）使用工业机器人系统生产，动作规范、精确度高，产品质量更好；
（2）工业机器人系统与人工相比有更快的速度，提高生产效率；工业机器人系统设备布局紧凑，节省场地；
（3）工业机器人系统可以避免连续工作中的人员疲劳导致工作效率下降等情况，大大提升产能，而且只需部分维护人员负责维护操作机器人就可实现自动化生产，为企业节省了大量人工成本；
（4）工业机器人系统在恶劣的环境下代替人工，可以防止工人发生夹伤、烫伤、中毒等意外情况杜绝人工操作发生的安全风险。
该焊接机器人生产线采用高效高质量焊接技术，割孔、切断、去渣一体化，运用电子、计算机以及机器人等技术将下料、除锈、开闭锁孔、焊接、定长等工序集成，目前其他同类生产线只能做到半自动化的时候我们盟创智慧设计并制造的生产线做到全自动化并达到国内领先水平。
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系工业机器人是一种能够模仿人类动作的自动化机器，用于完成各种生产任务。
它由多个组成部分构成，各部分之间密切合作，以实现高效的生产流程。
工业机器人的基本组成包括机械结构、控制系统、传感器系统和执行器系统。
机械结构是机器人的骨架，它提供了机器人的身体支撑和运动平台。
机械结构通常由关节、连杆和末端执行器等组成。
关节是机器人的关节点，使机器人能够在空间中进行各种运动。
连杆是连接关节的杆状物，用于传递力和运动。
末端执行器是机器人的工具，用于执行具体的操作任务。
控制系统是机器人的大脑，用于控制机器人的运动和动作。
控制系统通常由主控制器、伺服控制器和编码器等组成。
主控制器是机器人的核心，负责接收和处理指令，控制机器人的运动和动作。
伺服控制器是控制机械结构运动的关键部件，通过控制电机的转动来实现机器人的运动。
编码器用于检测和反馈机器人的位置和速度信息，保证机器人的运动精度和稳定性。
传感器系统是机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息。
传感器系统通常由视觉传感器、力传感器和触觉传感器等组成。
视觉传感器能够获取周围环境的图像信息，用于定位和识别目标。
力传感器能够测量机器人施加的力和受到的力，用于控制机器人的力度和力量。
触觉传感器能够感知机器人与物体之间的接触力和接触面积，用于实现精确的操作和装配。
执行器系统是机器人的动力系统，用于驱动机器人的运动和动作。
执行器系统通常由电机、减速器和传动装置等组成。
电机是机器人的动力源，通过转动来驱动机械结构的运动。
减速器用于降低电机的转速，提供更大的输出扭矩。
传动装置用于将电机的转动传递给机械结构，实现机器人的运动。
以上是工业机器人的基本组成及各部分的关系。
机械结构提供了机器人的运动平台，控制系统控制机器人的运动和动作，传感器系统获取周围环境的信息，执行器系统驱动机器人的运动和动作。
这些部分密切合作，共同完成各种生产任务，提高生产效率和质量。
工业机器人的发展和应用将进一步推动自动化生产的发展，为人们的生活带来更多的便利和效益。
机器人动力源部分
机器人动力源部分通常由驱动系统和电源组成。
驱动系统负责为机器人的机械结构提供动力，从而使其运动和执行任务。
根据不同的应用场景和需求，有多种类型的驱动系统可供选择。
电气驱动系统：电气驱动系统是最常见的一种驱动方式，它通过电动机将电能转化为机械能，从而驱动机器人运动。
这种驱动方式具有控制精度高、响应速度快、运行稳定等优点。
在工业机器人中，常用的电动机包括直流电机、交流电机和步进电机等。
液压驱动系统：液压驱动系统通过液压油作为传动介质，将液压能转化为机械能，从而驱动机器人运动。
这种驱动方式具有输出力矩大、响应速度快、运行稳定等优点，适用于需要高精度、大负载的运动控制。
在工业机器人中，常用的液压驱动系统包括液压泵、液压阀、液压缸等。
气压驱动系统：气压驱动系统通过压缩空气作为动力源，将气压能转化为机械能，从而驱动机器人运动。
这种驱动方式具有结构简单、维护方便、成本低等优点，适用于需要快速、低负载的运动控制。
在工业机器人中，常用的气压驱动系统包括气缸、气动马达等。
机械驱动系统：机械驱动系统利用机械元件直接传递力和运动，从而驱动机器人运动。
这种驱动方式具有结构简单、直接、响应速度快等优点，适用于需要高精度、低负载的运
动控制。
在工业机器人中，常用的机械驱动系统包括齿轮箱、链条、传动轴等。
总之，根据不同的应用场景和需求，可以选择适合的驱动系统和电源来为机器人的机械结构提供动力。
机器人动力学与系统控制
机器人动力学与系统控制机器人学是一门尤为重要的学科，是指研究机器人的构造、设计、操作、控制以及应用的学科。
而机器人动力学与系统控制则是机器人学中的一部分，研究机器人的动力学原理以及控制系统的设计与运行。
一、机器人动力学机器人动力学是研究机器人在运动过程中的力学特性和动力学特性的学科。
与机器人静力学相对应，机器人动力学通常涉及到机器人的惯性、加速度、速度、动量、力矩等物理量的分析和计算。
机器人的动力学对于机器人的运动控制非常重要。
通过分析机器人的动力学性质，我们可以推导出机器人所需的力矩和关节速度，从而实现机器人的精确控制。
例如，在机器人的运动控制中，就需要通过动力学分析确定机器人的关节力矩，从而实现机器人的精确控制和运动。
二、系统控制系统控制是机器人学中非常重要的一个方向。
在机器人的控制系统中，主要用到PID控制等控制算法。
PID控制器是一种常见的控制器，它能够通过测量目标系统的误差信号，从而输出控制信号，从而实现对目标系统的控制。
PID控制器的控制性能非常出色，因此在机器人控制系统中被广泛应用。
三、机器人动力学与控制的研究应用在机器人动力学与控制方面的研究中，应用非常广泛。
例如，在工业领域中，机器人的运动控制可以实现生产线的自动化。
在医学领域中，机器人的控制可以实现微创手术，提高手术的精确度和安全性。
此外，机器人动力学与控制也在智能制造、军事科技等领域得到了广泛应用。
随着人工智能技术的不断发展，机器人动力学与控制的研究应用也将会越来越广泛。
总之，机器人动力学与系统控制是机器人学中非常重要的一个方向。
通过深入研究机器人的动力学特性和控制系统的设计与运行，可以实现机器人的精确控制和运动。
随着技术的不断发展，机器人动力学与控制的研究应用也将会变得更加广泛。
工业机器人的总体设计
工业机器人的总体设计工业机器人是指专门用于工业生产中自动化作业的机器人。
它能够自主完成一系列复杂的生产任务，具有高效率、高精度和高可靠性的特点。
为了实现这些特点，工业机器人的总体设计包括机械结构、动力系统、控制系统和传感器系统。
首先，机械结构是工业机器人的重要组成部分。
机械结构主要由机械臂、末端执行器和关节组成。
机械臂是机器人的核心部分，通常采用多关节结构，以实现灵活的运动。
每个关节都由电机驱动，通过电动机和减速器的组合来提供足够的扭矩和速度。
机械臂的长度和关节数量是根据实际生产需求来确定的，通常较长的机械臂可以覆盖更大的工作区域。
末端执行器是机械臂的末端部分，用于完成具体的操作任务。
根据需要，末端执行器可以是夹持工具、焊接头、喷涂器等。
这些末端执行器需要具备足够的力量和控制精度，以适应不同的生产任务。
为了实现更高的灵活性，往往还需要在机械臂上安装附加的自由度，如旋转平台或滑轨。
其次，动力系统是工业机器人的核心驱动力。
通常，直流电机和交流伺服电机是最常见的选择。
直流电机通常用于要求高扭矩和低速度的关节驱动，而交流伺服电机主要用于要求高速度和定位精度的关节驱动。
这些电机需要配备适当的减速器和传感器，以确保稳定可靠的运动控制。
另外，控制系统是工业机器人的大脑，负责整个机器人的运动控制。
控制系统通常由中央控制器、伺服驱动器、编码器和传感器组成。
中央控制器是机器人的主控制中心，负责接收和分析传感器数据，控制伺服驱动器的动作，以实现精确的运动控制。
伺服驱动器根据控制信号来控制电机的转动，编码器则用于反馈电机的实际位置和速度信息。
传感器系统则用于感知机器人周围的环境信息，如位置、力量和视觉等。
常见的传感器包括光电开关、压力传感器、力传感器和视觉传感器。
最后，为了实现更高级的自动化生产，工业机器人通常还需要配备一些其他附加功能。
例如，安全系统用于监测机器人的工作区域，防止意外事故的发生；通信模块可以实现机器人与生产线上其他设备的联动和协作；程序控制软件可以实现机器人的编程和任务调度等。
工业机器人液压驱动系统工作原理详解
工业机器人液压驱动系统工作原理详解工业机器人液压驱动系统是指通过液压动力实现机器人气动和机械运动的系统。
该系统通过工作液体的压力和流量控制实现机器人的运动和操作。
下面将详细介绍工业机器人液压驱动系统的工作原理。
一、液压系统介绍液压系统是由液压泵、储油罐、压力控制阀、流量控制阀、执行器等组成的。
液压泵会将工作液体吸入，在压力控制阀的控制下，液压泵将液压油推向系统，产生压力和流量。
流量控制阀则可控制流量的大小，执行器则是液压机械的动力来源。
液压系统通常要求高工作压力和高流量，从而才能够带动起机械和执行器。
二、液压驱动系统结构工业机器人液压驱动系统包括了工作设备和液压执行器。
液压执行器由液压缸、液压马达等组成，这些执行器可以控制机器人的位置、姿态和速度。
液压缸能够将活塞推动到相应的位置，而液压马达则可以驱动机器人的转动和移动。
1、机器人液压驱动系统的动能来源机器人液压驱动系统的动能来自于工作液体流动所具备的动能。
当工作液体被液压泵送入液压执行器内时，执行器内的液压缸开始运动，从而将机械上的部件带动起来。
当液压泵压力改变时，液压缸的行程和速度也会发生变化。
这一点可以通过流量控制阀和压力控制阀来实现。
2、液压系统的控制液压驱动系统可以通过机型或程序自动控制或手动控制，如通过电磁控制或气缸风控制等方式实现。
液压驱动系统会记录执行器的运行状态，通过这些信息预测机器人的运动高度、姿态和速度，从而实现更精确的操作。
1、液压驱动系统的功率密度大，是机械传动的 10 倍以上，从而能够实现更高效率的操作。
2、液压驱动系统的控制精度高，能够实现微调和精细控制。
3、液压驱动系统的运行稳定可靠，具有良好的噪声和振动控制效果。
液压驱动系统广泛应用于数控机床、钢铁工业、机器人制造业、矿山、船舶等领域。
在这些领域，液压驱动系统能够实现高效、精确的操作，因此倍受青睐。
总之，机器人液压驱动系统可以通过液压动力实现精准的气动和机械运动。
机器人的组成系统
一．工业机器人组成系统工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。
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。
控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。
示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
几个问题：（1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？（2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？（3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？（4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？二．工业机器人的主体机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。
共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。
机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。
直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。
机器人的技术参数
机器人的技术参数机器人是一种自动化装置，通常由机械、电子、计算机控制系统等部件组成。
它们可以执行各种任务，从工业生产到个人服务，从简单重复的任务到复杂的操作和决策，具有显著的灵活性和适应性。
下面是机器人的常见技术参数：1. 动力系统：机器人通常由电动机驱动，可以是直流电机、步进电机或伺服电机。
动力系统的性能直接影响机器人的运动速度和精度。
2. 关节数和自由度：机器人的关节是指连接不同构件的旋转或移动机构。
机器人的关节数量决定了其自由度的数量，自由度的增加可以增强机器人的灵活性和工作范围。
3. 工作空间：机器人可以在特定的空间内进行运动和操作，称为工作空间。
工作空间的大小和形状取决于机器人的结构和关节数量，通常以立方体或球形区域来描述。
4. 负载能力：机器人可以携带和操作的最大负载称为负载能力，通常以重量来表示。
负载能力是机器人设计的重要参数，决定了其应用范围和可靠性。
5. 精度和重复性：机器人的精度是指其执行任务时的准确性和稳定性。
重复性是指机器人在重复执行相同任务时的一致性。
精度和重复性的提高可以通过更先进的传感器和控制系统来实现。
6. 传感器系统：机器人通常配备各种传感器，如视觉传感器、力传感器、接触传感器等，以感知周围环境和与之交互。
传感器的种类和性能直接影响机器人的感知和决策能力。
7. 控制系统：机器人的控制系统包括硬件和软件两部分。
硬件通常包括控制器、传感器接口和执行器驱动等。
软件则包括机器人的操作系统、路径规划和动作控制算法等。
优秀的控制系统可以提高机器人的运动性能和智能化水平。
8. 操作界面：为了方便人类和机器人的交互，机器人通常配备图形用户界面（GUI）或其他操作界面。
这些界面可以是触摸屏、按钮、手柄等形式，用于设定任务、监控状态和进行操作。
除了以上常见的技术参数，机器人的设计和性能还受到其他因素的制约，如成本、安全性、可靠性等。
随着技术的不断进步，机器人愈发智能化和多功能化，能够适应更复杂和多样化的任务。
第4章工业机器人动力系统
直流无刷伺服电机的特点：转动惯量小、启动电压低、空载 电流小 弃接触式换向系统，大大提高电机转速，最高转速高 达100 000rpm；无刷伺服电机在执行伺服控制时，无须编码 器也可实现速度、位置、扭矩等的控制；容易实现智能化， 其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相；不存在 电刷磨损情况，除转速高之外，还具有寿命长、噪音低、无 电磁干扰等特点。
工业机器人丝杠螺母传动的手臂升降机构
第四章 工业机器人动力系统
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
2.工业机器人传动机构的组成
（3）带传动和链传动
带传动和链传动用于 传递平行轴之间的回 转运动，或把回转运 动转换成直线运动。 工业机器人中的带传 动和链传动分别通过 带轮或链轮传递回转 运动
工业机器人技术基础
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.2交流伺服电动机的类型
2.永磁同步交流伺服电机
永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。在 转子上装有特殊形状高性能的永磁体，用以产生恒定磁场 ，无需励磁绕组和励磁电流。
永磁同步电机结构图
第四章 工业机器人动力系统
1.功率驱动单元
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或 者市电进行整流，得到相应的直流电。
三相逆变电路
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.4交流永磁同步伺服驱动器
2. 控制单元
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速 度控制、转矩和电流控制器。
第四章 工业机器人动力系统
4.2交流伺服动力系统 4.2.1 交流伺服系统的分类 3.闭环伺服系统
机器人 拉格朗日方程的机器人动力学模型动力学模型
机器人拉格朗日方程的机器人动力学模型动
力学模型
《拉格朗日方程的机器人动力学模型》
机器人动力学是研究机器人在运动过程中的力学特性和动力学行为的学科。
对机器人进行动力学建模有助于优化其运动控制系统，提高其精准度和效率。
其中，拉格朗日方程是一种常用的动力学建模方法，可以描述系统在运动过程中的能量和效率。
在机器人动力学建模中，拉格朗日方程的应用可以有效地描述机器人在不同平面上的运动和受力情况。
通过对机器人的质量、惯性、运动约束等参数进行量化分析，可以得到机器人系统的运动方程，并对其进行求解和优化。
以工业机器人为例，通过建立其拉格朗日方程的动力学模型，可以分析和优化其动作轨迹、力矩和加速度，在工业生产中实现更加精准和高效的操作。
同时，对于机器人在复杂环境下的动力学建模，可以帮助机器人系统更好地适应各种工作场景，提升其稳定性和适用性。
随着机器人技术的不断发展，动力学建模和控制等方面的研究将成为机器人领域的重要研究方向。
通过运用《拉格朗日方程的机器人动力学模型》，可以更好地揭示机器人在运动过程中的力学特性和动力学行为，为机器人技术的发展和应用提供有力支持。
三自由度工业机器人动力学分析
三自由度工业机器人动力学分析摘要：近些年来，随着我国经济社会的迅猛发展，国内的工业化发展也随之获得了空前的发展机会。
以工业用三自由度机器人为模型进行研究。
首先通过拉格朗日功能平衡法来建立机器人的本体动力学模型，然后根据机器人的结构原理图和建立的坐标系推导出机器人的雅可比矩阵，再通过运动学逆解求出各个关节的运动角速度和角加速度。
机器人的各个关节都采用PMSM来进行控制，通过PMSM的数学模型，得到电机的电磁转矩与负载转矩之间的联系，并用飞轮矩来表示转动惯量，并将转矩和飞轮矩通过减速器减速比折算到电机轴上，得到系统总的转动力矩，将得到的机器人的本体动力学模型与雅可比矩阵以及PMSM折算后的转矩相结合，就可以得到机器人完整的动力学模型，可以直观地看出电机各变变化与机器人位置以及速度之间的关系。
关键词：三自由度；工业机器人；动力学引言现在的服务型机器人当中的动力学运用比较广泛，如波士顿机器人的后空翻动作运用的是典型的动力学设计，但是在工业机器人领域当中，更多的是运用运动学来解决问题，动力学的运用相对来说就少之又少，现有的动力学中也以机器人的本体动力学为主，然而，机器人在运动的过程中必然会存在能量的消耗问题，而机器人的动力来源于电机，将电机模型和机器人本体动力学模型结合得到的动力学模型将全面考虑机器人的运动过程中的消耗问题，也将为日后的工业机器人的动力学研究打下基础。
1自由度的概述在统计学中，自由度(degreeoffreedom,df)指的是计算某一统计量时，取值不受限制的变量个数。
通常df=n-k。
其中n为样本数量，k为被限制的条件数或变量个数，或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。
自由度通常用于抽样分布中。
统计学上，自由度是指当以样本的统计量来估计总体的参数时，样本中独立或能自由变化的数据的个数，称为该统计量的自由度。
一般来说，自由度等于独立变量减掉其衍生量数。
举例来说，变异数的定义是样本减平均值(一个由样本决定的衍生量)，因此对N个随机样本而言，其自由度为N-1。
第七章机器人的驱动系统
机器人的驱动系统机器人的驱动系统是直接驱使各运动部件动作的机构，对工业机器人的性能和功能影响很大。
工业机器人的动作自由度多，运动速度较快，驱动元件本身大多是安装在活动机架（手臂和转台）上的。
这些特点要求工业机器人驱动系统的设计必须做到外形小、重量轻、工作平稳可靠。
另外，由于工业机器人能任意多点定位，工作程序有能灵活改变，所以在一些比较复杂的机器人中，通常采用伺服系统。
一..驱动方式机器人关节的驱动方式有液压式，气动式和电机式。
二.液压驱动机器人的液压驱动是已有压力的油液作为传递的工作台质。
电动机带动油泵输出压力油，将电动机供给的机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道及一些控制调节装置等进入油缸，推动活塞杆云佛那个，从而使手臂搜索、升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。
手臂在运动是所能克服的摩擦阻力大小，以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关，手臂做各种动作的速度决定于流入密封油缸中油液面积的多少。
（借助于运动着的压力油的体积变化来传递动力液压传动称为容积式液压传动）1.液压系统的组成①油泵：供给液压系统驱动系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统的工作。
②液动机：是压力油驱动运动部件对外工作的部分。
手臂作直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸，也有作回转运动的液动机，一般就作油马达，回转角度小于360°的液动机，一般叫回转油缸（或摆动油缸）。
③控制调节装置：各种阀类，如单向阀，溢流阀，换向阀，节流阀，调速阀，减压阀，顺序阀等。
各起一定的作用，使机器人的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。
④辅助装置：如油箱、滤油器、储能器、管路和管接头以及压力表等。
2.液压驱动系统的特点：①能得到较大的输出力或力矩一般得到20～70公斤/厘米2的油液压力是比较方便的，而通常工厂的压缩空气均为4～6公斤/厘米2。
因此在活塞面积相同的条件下，液压机械手可比气动机械手负荷大得多。
工业机器人的基本组成结构
工业机器人的基本构成构造工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或许多自由度机器人，它的出现是为认识放人工劳动力、提升公司生产效率。
工业机器人的基本构成构造则是实现机器人功能的基础，下边一同来看一下工业机器人的构造构成。
工业机器人，现代工业机器人大多数都是由三大多数和六大系统构成。
1.机械部分机械部分是机器人的血肉构成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。
这部分主要能够分为两个系统：（1）驱动系统要使机器人运转起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。
它的作用是供给机器人各部分、各关节动作的原动力。
驱动系统传动部分能够是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或许是几种系统联合起来的综合传动系统。
（2）机械构造系统工业机器人机械构造主要由四大多数构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分拥有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。
尾端操作器是直接安装在手段上的一个重要零件，它能够是多手指的手爪，也能够是喷漆枪或许焊具等作业工具。
2.感觉部分感觉部分就好似人类的五官，为机器人工作供给感觉，帮助机器人工作过程更为精准。
这部分主要能够分为两个系统：（ 1）感觉系统感觉系统由内部传感器模块和外面传感器模块构成，用于获得内部和外面环境状态中存心义的信息。
智能传感器能够提升机器人的灵活性、适应性和智能化的水平。
关于一些特别的信息，传感器的敏捷度甚至能够超越人类的感觉系统。
（ 2）机器人 - 环境交互系统机器人 - 环境交互系统是实现工业机器人与外面环境中的设施互相联系和协调的系统。
工业机器人与外面设施集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装置单元等。
也能够是多台机器人、多台机床设施或许多个零件储存装置集成为一个能履行复杂任务的功能单元。
3.控制部分控制部分相当于机器人的大脑部分，能够直接或许经过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也能够分为两个系统：（1）人机交互系统人机交互系统是使操作人员参加机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。
工业机器人基础知识大全,看完秒懂!
工业机器人基础知识大全，看完秒懂！1.主体主体机械即机座和实行机构，包括大臂、小臂、腕部和手部，构成的多自由度的机械系统。
有的机器人另有行走机构。
工业机器人有6个自由度乃至更多腕部通常有1～3个活动自由度。
2.驱动系统工业机器人的驱动系统，按动力源分为液压，气动和电动三大类。
依据需求也可由这三种范例组合并复合式的驱动系统。
或者通过同步带、轮系、齿轮等机械传动机构来间接驱动。
驱动系统有动力装置和传动机构，用以实行机构发生相应的动作，这三类根本驱动系统的各有特点，现在主流的是电动驱动系统。
由于低惯量，大转矩交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器(交换变频器、直流脉冲宽度调制器)的普遍接纳。
这类系统不需能量转换，运用方便，控制灵敏。
大多数电机后面需安装精细的传动机构：减速器。
其齿运用齿轮的速率转换器，将电机的反转数减速到所要的反转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，添加转矩,当负载较大时，一味提升伺服电机的功率是很不划算的，能够在适宜的速率范畴内通过减速器来进步输出扭矩。
伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，长时间和重复性的工作不利于确保其准确性、牢靠地运转。
精细减速电机的存在使伺服电机在一个适宜的速率下运转，加强机器体刚性的同时输出更大的力矩。
如今主流的减速器有两种：谐波减速器和RV减速3.控制系统机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功用和功能的主要要素。
控制系统是按照输入的程序对驱动系统和实行机构收回指令信号，并进行控制。
工业机器人控制技术的主要任务便是控制工业机器人在工作空间中的活动范围、姿势和轨迹、动作的时间等。
具有编程简单、软件菜单操纵、友好的人机交互界面、在线操纵提示和运用方便等特点。
控制器系统是机器人的中心，外国有关公司对我国实验紧密封闭。
连年来随着微电子技术的开展，微处置器的功能越来越高，而价钱则越来越便宜，现在市集上曾经出现了1-2美金的32位微处置器。
高性价比的微处置器为机器人控制器带来了新的开展机会，使开辟低本钱、高功能的机器人控制器成为可能。
请从优点缺点及应用领域对工业机器人三种动力系统进行比较分析
请从优点缺点及应用领域对工业机器人三种动力系统进行
比较分析
工业机器人的动力系统，按动力源分为液压，气动和电动三大类。
根据需要也可由这三种基本类型组合成复合式的动力系统。
这三类基本动力系统的各有自己的特点。
1、液压驱动系统
优点：由于液压技术是一种比较成熟的技术。
它具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点。
缺点：液压系统需进行能量转换（电能转换成液压能），速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低。
液压系统的液体泄泥会对环境产生污染，工作噪声也较高。
应用领域：适于在承载能力大，惯量大以及在防焊环境中工作的这些机器人中应用。
2、气动驱动系统
优点：具有速度快、系统结构简单，维修方便、价格低等特点。
缺点：难于实现伺服控制。
应用领域：多用于程序控制的机械人中，如在上、下料和冲压机器人中应用较多。
适于在中、小负荷的机器人中采用。
3、电动驱动系统
优点：这类系统不需能量转换，使用方便，控制灵活。
缺点：大多数电机后面需安装精密的传动机构。
直流有刷电机不能直接用于要求防爆的环境中，成本也较上两种驱动系统的高。
应用领域：因这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的选用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统 4.3.3 直流伺服电动机的原理
定子励磁电流产生定子电势Fs，转子电枢电流产生转子磁势 为Fr、Fs 和Fr 垂直正交，补偿磁阻与电枢绕组串联，电流又 产生补偿磁势Fc，Fc 与Fr 方向相反，它的作用是抵消电枢磁 场对定子磁场的扭斜
1.功率驱动单元
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或 者市电进行整流，得到相应的直流电。
三相逆变电路
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.4交流永磁同步伺服驱动器
2. 控制单元
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速 度控制、转矩和电流控制器。
第四章 工业机器人动力系统
4.2交流伺服动力系统 4.2.1 交流伺服系统的分类 3.闭环伺服系统
工业机器人技术基础
全闭环伺服系统是一种真正的闭环伺服系统。全闭环系统 在结构上与半闭环伺服系统是一样的，只是它的检测元件 直接安装在系统的最终运动部件上，系统反馈的信号是整 个系统真正的最终输出。
第四章 工业机器人动力系统
第四章工业机器人的动力系统
4.1 工业机器人的动力系统的类型 4.1.1.工业机器人的动力系统的类型
工业机器人技术基础
工业机器人动力系统将电能或流体能等转换成机械能的动力 装置，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使工 业机器人完成指定的工作任务，它是用来使机器人运动的动 力机构，好比是机器人的心脏。
直流伺服电动机工作原理
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统 4.3.4晶体管脉宽调制器式速度控制单元
四个功率晶体管分为两组，VT1和VT4 是一组，VT2 和VT3 为另一组，同一组的两个晶体管同时导通或同时关断。一组 导通另一组关断，两组交替导通和关断，不能同时导通
工业机器人
记忆 示 教装置
控制装置
动力装置
检测装置
第四章 工业机器人动力系统
1.液压动力系统 2.气动动力系统 3.电动动力系统
工业机器人技术基础
驱动系统
优点
缺点
应用领域
液压
快速响应较好，结构易于标准化， 节流效率较高，负载能力大
液压密封问题，在一定条件 常用于喷涂工业机器人和大
下有火灾危险
负载工业机器人
工业机器人技术基础
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
2.工业机器人传动机构的组成 （1）谐波传动机构
谐波发生器通常由凸轮或偏心安装的轴承构成。刚轮为刚性 齿轮，柔轮为能产生弹性变形的齿轮。当谐波发生器连续旋 转时，产生的机械力使柔轮变形，变形曲线为一条基本对称 的谐波曲线
谐波传动机构的结构
第四章 工业机器人动力系统
电液伺服工业机器人动力装置组成框图
第四章 工业机器人动力系统
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
工业机器人技术基础
1. 工业机器人动力装置的组成
电动式工业机器人 主要包括：位置比较器、速度比较器、信号和功率放大器、驱动电 机、减速器等
电动伺服工业机器人动力装置组成框图
第四章 工业机器人动力系统
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统
4.3.2直流伺服电动机的类型 1.高速直流伺服电动机
高速直流伺服电动机又可分为普通直流伺服电动机和高性能 直流伺服电动机。普通高速它励式直流伺服电动机的应用历 史最长，但是，这种电动机的转矩-惯量比很小，不能适应现 代伺服控制技术发展的要求。
工业机器人丝杠螺母传动的手臂升降机构
第四章 工业机器人动力系统
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
2.工业机器人传动机构的组成
（3）带传动和链传动
带传动和链传动用于 传递平行轴之间的回 转运动，或把回转运 动转换成直线运动。 工业机器人中的带传 动和链传动分别通过 带轮或链轮传递回转 运动
工业机器人技术基础
工业机器人技术基础
目录
第一章 工业机器人概论 第二章 工业机器人的数学基础 第三章 工业机器人的机械系统 第四章 工业机器人的动力系统 第五章 工业机器人的感知系统 第六章 工业机器人的控制系统 第七章 工业机器人编程与调试
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
主要内容 4.1 工业机器人的动力系统组成（了解） 4.2 交流伺服动力系统（掌握） 4.3 直流伺服动力系统（掌握） 4.4 液压气动系统主要设备及特性（掌握）
1. 工业机器人动力装置的组成 主要包括：气源、控制调节元件、辅助元件与装置、气动动力机构等
气动工业机器人动力装置组成框图
第四章 工业机器人动力系统
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
工业机器人技术基础
1. 工业机器人动力装置的组成
液压式工业机器人 主要包括：油源、执行机构、控制调节元件、辅助元件等
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.2交流伺服电动机的类型
1. 感应异步交流伺服电机
异步交流伺服电动机的结构分为两大部分，即定子和转子 部分。在定子铁心中安放着空间成90度度的两相定子绕组 ，其中一相为励磁绕组始终通以交流电压，另一相为控制 绕组，输入同频率的控制电压，改变控制电压的幅值或相 位可实现调速。转子的结构通常为笼形。
工业机器人技术基础
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
2.工业机器人传动机构的组成
（2）丝杠传动机构
工业机器人采用丝杠 螺母传动的手臂升降 机构。由电动机1带动 蜗杆2使蜗轮5回转， 依靠蜗轮内孔的螺纹 带动丝杠4作升降运动。 为了防止丝杠的转动， 在丝杠上端铣有花键， 与固定在箱体6上的花 键套7组成导向装置。
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.1 交流伺服系统的分类 2.半闭环伺服系统
半闭环伺服系统属于闭环系统，具有反馈环节，所以在原 理上它具有闭环系统的一切特性和功能。它的检测元件与 伺服电机同轴相连，通过直接测出电机轴旋转的角位移或 角速度来推知执行机械的实际位移或速度，它对实际位置 移动或运行速度采用的是间接测量的方法，所以半闭环伺 服系统存在测量转换误差。
气动 电动
快速响应较好，结构简单，易于标 准化，安装要求不太高、成本低
高于10个大气压有爆炸的危 多用于点位控制的搬运机器
险
人
结构简单，控制灵活，精度高
对于直流有刷电气防爆性能 应用于各类精度较高的弧焊、
较差
装配工业机器人
第四章 工业机器人动力系统
4.1.2 工业机器人的动力系统的组成
工业机器人技术基础
模拟式位置控制系统原理图
数字式位置控制系统原理图
第四章 工业机器人动力系统
4.2交流伺服动力系统 4.2.5.交流伺服调速
1. 绝对值运算器 2. 函数发生器 3. 逻辑控制器
工业机器人技术基础
SPWM变频调速原理图
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统
4.3.1直流伺服系统的分类
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.2交流伺服电动机的类型
2.永磁同步交流伺服电机
永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。在 转子上装有特殊形状高性能的永磁体，用以产生恒定磁场 ，无需励磁绕组和励磁电流。
永磁同步电机结构图
第四章 工业机器人动力系统
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.3直流伺服动力系统
4.3.2直流伺服电动机的类型
2.低速大扭矩宽调速电动机
低速大扭矩宽调速电动机又称为直流力矩电机，由于它的转 子直径较大，线圈绕组多，所以力矩大，转矩—惯量比高， 热容量高，能长时间过载，不需要中间传动装置就可以直联 丝杠工作；并且，由于没有励磁回路的损耗，它的外形尺寸 比其它直流伺服电机小。另外，低速大扭矩宽调速电动机还 有一个重要的特点：低速特性好，能够在较低的速度下平稳 运行，最低速可以达到1r/min，甚至达到0.1r/min。
工业机器人丝杠螺母传动的手臂升降机构
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
2.工业机器人传动机构的组成
（3）带传动和链传动
带传动和链传动用于 传递平行轴之间的回 转运动，或把回转运 动转换成直线运动。 工业机器人中的带传 动和链传动分别通过 带轮或链轮传递回转 运动
工业机器人丝杠螺母传动的手臂升降机构
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统
4.2.3交流伺服电动机的原理
驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作 用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动 器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
1. 幅值控制控制电流与励磁电流的相位差保持90°不变，改 变控制电压的大小。 2. 相位控制控制电压与励磁电压的大小，保持额定值不变， 改变控制电压的相位。 3. 幅值一相位控制同时改变控制电压幅值和相位.交流伺服电 动机转轴的转向随控制电压相位的反相而改变。
2．减弱励磁磁通φ，电枢加以恒定电压，用改变励磁磁通 的方法来实现调速控制，这种方法也称为磁场控制。
3．改变电枢回路电阻R来实现调速控制。
第四章 工业机器人动力系统
4.3直流伺服动力系统 4.3.5 直流伺服调速
工业机器人技术基础
1．调节电枢供电电压U，电动机加以恒定励磁，用改变电枢 两端电压U的方式来实现调速控制，这种方法也称为电枢控 制。
第四章 工业机器人动力系统
工业机器人技术基础
4.2交流伺服动力系统 4.2.1 交流伺服系统的分类 1. 开环伺服系统