5.6工业机器人的驱动装置-1简介
教案-工业机器人基础第5章01
第五章机器人驱动系统5.1机器人驱动系统概述【内容提要】本课主要学习机器人驱动系统的主要几个指标:驱动方式、驱动元件、传动机构、制动机构。
知识要点：✓机器人的驱动方式✓机器人的驱动元件✓机器人的传动机构✓机器人的制动机构重点：✓机器人的驱动方式✓机器人的驱动元件难点：✓机器人的传动机构关键字：✓驱动方式、驱动元件、传动机构、制动机构【本课内容】【内容提要】本章主要介绍机器人的驱动系统。
内容包括机器人的直接与间接驱动方式，液压、气压、电动驱动元件与特点，驱动机构与传动机构，制动器；液压系统组成与工作原理，液压系统的主要设各；气压系统组咸与王作原理，气压系统的主要设备；直流电动机与直流伺服电动机的结构原理与参数，交流电动机与交流伺服电动机的结构原理与参数，步进电动机的结构原理与参数，直线步进电动机简介。
学习完本章的内容后，学生应能够；了解机器人的驱动方式，掌握不同类型机器人驱动元件的性能与特点，熟悉驱动机构、传动机构及其传动方式的图例与特点，了解制动器的基本功能；能够熟练地分析实际机器人的驱动机构、驱动方式与制动原理，能够绘制出传动原理图。
掌握机器人的液压驱动系统的组成，熟悉液压驱动系统主要设备的工作机理；能够分析液压驱动系统的流程，能够找出液压驱动系统的故障环节。
掌握机器人的气压驱动系统的组成，熟悉气压驱动系统主要设备的工作机理；能够分析气压驱动系统的流程，能够找出气压驱动系统的故障环节。
了解伺服系统与伺服电动机的要点，掌握直流电动机与直流伺服电动机的结构原理与参数，掌握交流电动机与交流伺服电动机的结构原理与参数，掌握步进电动机的结构原理与参数；能够分析电动机驱动系统的工作特性，能够找出电动机驱动系统的控制要点。
5.1机器人驱动系统概述机器人是运动的，各个部位都需要能源和动力，因此设计和选择良好的驱动系统是非常重要的.本节主要介绍机器人驱动系统的主要几个指标；驱动方式、驱动元件、传动机构、制动机构。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-液压驱动(3)
小臂 铰接活塞缸 大臂 升降缸 夹臂缸 手爪
铰接活塞缸 立柱
二、液压驱动式特点
三、液压驱动式的应用
Nachi的SC700机器人与SC500机器人
自重式手部结构
工业机器人的驱动装置 ——液压驱动式
主要内容
• 液压驱动的工作原理
• 液压驱动式特的工作原理
• 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转变成机械能。
高压储能罐 液压 马达/泵
发动机
低压罐
二、液压驱动式特点
• 液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨 迹控制； • 操作力大、功率体积比大，适 合于大负载、低速驱动。
工业机器人的基本结构
工业机器人的基本结构工业机器人是一种用于自动化生产的机器人系统，它具有复杂的结构和多样的功能。
下面将介绍工业机器人的基本结构。
工业机器人主要由机械结构、传感器、控制系统和执行器四个主要部分组成。
一、机械结构工业机器人的机械结构是机器人的骨架，它决定了机器人的外形和运动能力。
机械结构包括机器人的机身、关节、连杆、末端执行器等部分。
1. 机身：机身是机器人的主体部分，承载着各个关节和执行器。
一般采用铝合金、钢材或碳纤维等材料制作，具有较强的刚性和轻量化特性。
2. 关节：关节是连接机身和连杆的部分，用于实现机器人的运动。
根据运动方式的不同，关节可以分为旋转关节和直线关节。
旋转关节可以使机器人在水平方向上旋转，而直线关节可以使机器人在垂直方向上进行上下运动。
3. 连杆：连杆是连接关节和末端执行器的部分，它们通过关节的旋转和直线运动，使机器人能够完成各种复杂的任务。
连杆一般采用铝合金或钢材制作，具有一定的刚性和强度。
4. 末端执行器：末端执行器是机器人的“手”，用于实现机器人的具体操作。
常见的末端执行器包括夹爪、焊枪、刀具等，不同的末端执行器适用于不同的工作任务。
二、传感器传感器是工业机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息，帮助机器人做出相应的动作。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、位置传感器等。
1. 视觉传感器：视觉传感器可以通过拍摄和分析图像，实现对物体的识别、定位和测量。
它可以帮助机器人在不同的工作环境中准确定位和操作物体。
2. 力传感器：力传感器可以测量机器人施加在物体上的力和力矩，帮助机器人控制力的大小和方向，实现精确的操作和装配。
3. 位置传感器：位置传感器可以测量机器人各个关节的位置和姿态，提供给控制系统进行运动控制。
常见的位置传感器有编码器、陀螺仪等。
三、控制系统控制系统是工业机器人的大脑，负责对机器人进行运动控制和任务规划。
它由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件：硬件部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等。
工业机器人本体结构解析
工业机器人本体结构解析
关于机器人本体结构，我们先来看一张本体结构形式图。
再来看一个拆解视频，直观的了解下机器人本体的内部构成！
好了，最后我们按照组成结构一一详解！
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。
ABB工业机器项目一-工业机器人的系统组成
构成，能够识别工业机器人系统的基本组成部分业机器人的驱动系统包括驱动装置和传动机构两部分，它们通常 与机械结构连成机器人本体。
传动机构
• 传动机构能够带动机械结构系统产生运动，常用的传动机构 有：谐波减速器、滚珠丝杆、链、带以及各种齿轮系。
驱动装置
• 驱动装置是驱使工业机器人机械机构系统运动的机构，按照 控制系统发出的信号指令，借助动力元件使机器人产生动作， 作用就相当于人类的肌肉、筋络
末端执行器
基座
手腕
腰部
手臂
工业机器人的系统组成
1.机械结构系统——⑴末端执行器
末端执行器是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或夹持专 用工具（如喷枪、扳手、焊接工具）进行操作的部件，它具有模仿人手动 作的功能，并安装于机器人手臂的前端。
末端执行器大致可分为以下几类：
●夹钳式取料手； ●吸附式取料手； ●专用操作器及转换器； ●仿生多指灵巧手。
工业机器人的系统组成
主要内容
• 了解常用工业机器人的系统构成。 • 能够识别工业机器人系统的基本组成部分。
工业机器人的系统组成
工业机器人通常由机械结构系统、驱动系统、和控制系统三部分组成。
1-机械 结构系
统
3-控制 系统
工业机 器人
2-驱动 系统
工业机器人的系统组成
1.机械结构系统
工业机器人的机械结构系统主要由末端执行器、手腕、手臂、腰 部和基座组成。
工业机器人的系统组成
1.机械结构系统——⑷腰部和基座
腰部又称立柱，是支撑手臂的部件，其 作用是带动臂部运动，可以在基座上转动，也 可以与基座制成一体。与臂部运动结合，把腕 部传递 到需到的工作位置。
基座是机器人的基础支持部分，起支撑 作用。整个执行机构和驱动装置都是安装在基 座上的，有固定式和移动式两种。所以该部件 必须具有足够的刚度、强度和稳定性。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-简介(1)
工业机器人的驱动装置 ——简介
主要内容
• 驱动系统简介
• 驱动方式 • 驱动器分类 • 驱动系统的选用
一、驱动系统
• 向机械结构系统各部件提供动力的装置
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
2. 根据作业环境要求： 从事喷涂作业的工业机器人，由于工作环境需要防爆，需要考虑机器人的 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。 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； 在要求洁净的环境中工作的机器人多采用直接驱动电动机驱动系统。
驱动系统
驱动器
传动机构
二、驱动方式
• 1. 间接驱动
• 2. 直接驱动
三、驱动器分类
驱动器 气动 液压 电动 电液气综合
直动 气缸
气动 马达
气爪
液压 马达
液压 缸
永磁 式直 流电 动机
无刷 电动 机
步进 电动 机
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
1. 根据操作负载要求： 低速大负载时，可选用液压驱动系统； 中等负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载时，可选用电动驱动系统； 轻负载、高速时，可选用气动驱动系统。
四、驱动系统的选用
• 设计选用原则：
3. 根据操作运行要求： 在重复精度和运行速度要求较高 （速度相对较低≤4.5m/s）的情 况，可采用AC、DC或步进电动 机伺服驱动系统； 在速度、精度要求均很高的情况， 多采用
简述工业机器人液压驱动器的组成及特点
简述工业机器人液压驱动器的组成及特点
嘿，你知道工业机器人液压驱动器吗？这玩意儿可厉害啦！它就像是机器人的“力量之源”。
工业机器人液压驱动器主要由液压泵、液压缸、液压阀和液压管路等组成。
液压泵就像是心脏一样，源源不断地为整个系统提供动力；液压缸呢，就如同强壮的肌肉，能够产生巨大的力量来驱动机器人的动作；液压阀则像是精确的指挥官，控制着液压油的流向和压力，确保一切都有条不紊地进行；而液压管路就是连接它们的“血管”啦，让液压油能够顺畅地流动。
它的特点那可真是不少！首先，它的力量超级大，能轻松应对各种重负荷的任务，这可真不是一般驱动器能比的呀！然后呢，它的动作非常平稳，不会出现那种突兀的抖动，就好像是一位经验丰富的舞者，每一个动作都那么优雅流畅。
而且啊，它还具有很高的精度，能够精确地执行各种复杂的动作，这简直太神奇啦！
想想看，如果没有液压驱动器，那些大型的工业机器人怎么能有力气去搬运重物、进行高精度的焊接呢？这就好比是汽车没有了发动机，还怎么跑得起来呢？液压驱动器就是工业机器人的核心动力装置，没有它，整个工业生产可就要乱套啦！
它的存在让工业生产变得更加高效、更加智能。
有了它，机器人可以不知疲倦地工作，大大提高了生产效率；有了它，那些复杂的工艺也能轻松完成，产品的质量也更有保障啦！这不就是科技的魅力吗？它就像是一把神奇的钥匙，打开了工业发展的大门，让我们的生活变得更加美好。
总之，工业机器人液压驱动器是工业领域中不可或缺的重要组成部分，它的力量、平稳性和高精度为工业生产带来了巨大的变革和进步。
我们应该好好感谢它，让我们的生活变得如此精彩！。
简述工业机器人电动式动力装置的结构组成及特点
简述工业机器人电动式动力装置的结构组成及特点工业机器人电动式动力装置是指用于驱动工业机器人关节运动
的电机和控制器组成的系统。
其结构组成通常包括以下部分:
1. 电机：工业机器人电动式动力装置的电机通常采用伺服电机或者交流电机，这些电机具有高精度、高速度和高加速度的特性，可以满足工业机器人的高速度、高精度和高强度的要求。
2. 控制器：工业机器人电动式动力装置的控制器通常称为伺服控制器或者运动控制器。
它负责控制工业机器人关节的运动，可以实现精确的位置控制和速度控制。
3. 减速器：工业机器人电动式动力装置通常还需要配备减速器，用于将电机的高速转动转化为关节的低速转动。
减速器通常采用齿轮减速器或者谐波减速器，具有高精度、低噪音、低振动的特点。
4. 传感器：工业机器人电动式动力装置通常需要配备传感器，用于检测关节的位置、速度和加速度等信息，以便实现精确的运动控制。
常见的传感器包括位置传感器、速度传感器和加速度传感器等。
工业机器人电动式动力装置具有速度快、精度高、可靠性好等特点，可以满足不同形状和大小工业机器人的运动需求，因此在工业生
产中得到了广泛应用。
工业机器人考试题及参考答案
工业机器人考试题及参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.负载的阻抗与能源内部的阻抗一致,称为阻抗匹配。
A、正确B、错误正确答案：A2.()规模大完全无人化的机械生产方案是最合理的方案。
A、正确B、错误正确答案：B3.()在ABB工业机器人的程序结构中,记录了工件的坐标信息的参数是wobjdata。
A、正确B、错误正确答案：A4.将谐波减速器放置在小臂、手腕、手部等轻负载的位置(50kg以下的机器人关节)。
()A、正确B、错误正确答案：B5.驱动装置是用于把驱动元件的运动传递给机器人的关节和动作部位的装置,基本的类型有液压驱动、气压驱动、电动驱动3种。
()A、正确B、错误正确答案：A6.为了进一步提高驱动系统的高频响应,可采用升频降压功率驱动接口。
()A、正确B、错误正确答案：B7.机器人可以做搬运,焊接,打磨等项目。
()A、正确B、错误正确答案：B8.()任何人都可以对机器人进行示教操作。
A、正确B、错误正确答案：B9.示教手动编程可以通过模拟仿真软件再现机器人运动过程。
()A、正确B、错误正确答案：B10.()用户工具坐标设定时,mass代表的含义是工具自身质量。
A、正确B、错误正确答案：A11.()工业机器人的轴关节运动是指直线运动。
A、正确B、错误正确答案：B12.()示教器的USB接口可以修改示教器的RAM。
A、正确B、错误正确答案：B13.机器人三原则是捷克作家卡雷尔·卡佩克提出的。
()A、正确B、错误正确答案：B14.元器件在电路版上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。
()A、正确B、错误正确答案：A15.安全门关闭前,不能重新启动机器人再现运行,这是操作人员必须要考虑的。
()A、正确B、错误正确答案：A16.主从控制方式系统实时性较好,适于高精度、高速度控制,但其系统扩展性较差,维修困难。
()A、正确B、错误正确答案：A17.红外测温仪只能测量表面温度,也能测量内部温度。
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。
工业机器人复习题(附答案)
工业机器人复习题（附答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.工业机器人控制系统的主要功能有:示教再现功能与运动控制功能。
()A、正确B、错误正确答案：A2.()机器人控制理论可以照搬经典控制理论与现代控制理论使用。
A、正确B、错误正确答案：B3.用于储存机器人各个轴转动的角度的部件被成为时间计数器。
A、正确B、错误正确答案：B4.()在ABB工业机器人的程序结构中,有效载荷的英文标识是loadtada。
A、正确B、错误正确答案：A5.工业机器人具有独立性,完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
()A、正确B、错误正确答案：A6.霍尔元件的电流传感器因其价格低、体积小、频率特性好,所以这种电流传感器在实践中得到了广泛应用。
()A、正确B、错误正确答案：A7.人们常用“负载大小”来指负载电功率大小,在电压一定的情况想,负载大小是指通过负载的电流的大小A、正确B、错误正确答案：A8.机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的转轴数目。
A、正确B、错误正确答案：B9.()ABB机器人的示教器在默认情况下,正面面对机器人,摇杆左摇动,TCP沿Z轴负方向轴运动。
A、正确B、错误正确答案：B10.工业机器人的定位精度如果是0.05mm,则每次到同一个点的偏差都是0.05mm。
()A、正确B、错误正确答案：B11.齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。
A、正确B、错误12.在大多数伺服电动机的控制回路中,都采用了电压控制方式。
()A、正确B、错误正确答案：B13.电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数,称为失步。
()A、正确B、错误正确答案：A14.当工件位置发生改变的时候,可以通过工件坐标的重新定义即可却表机器人的正常运行。
A、正确B、错误正确答案：A15.承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。
A、正确B、错误正确答案：B16.如果机器人不搬运重物,则lo√dd√t√设置为tool0A、正确B、错误正确答案：B17.控制柜的信号电缆要远离主电源电路的原因是防止短路。
机器人驱动结构介绍
关节直接驱动方式
• DD机器人目前主要存在的问题 ①载荷变化、耦合转矩及非线性 转矩对驱动及控制影响显著，使 控制系统设计困难和复 杂．②对位置、速度的传感元件 提出了相当高的要求③需开发小 型实用的DD电机． ④电机成本 高。
驱动元件
(1) 液(气)压驱动 • 液(气)压缸 • 液(气)压马达 (2)步进电动机驱动 • 在小的机器人上，有时也用步进电机作为主驱动电机。可 以用编码器或电位器提供精确的位置反馈，所以步进电机 也可用于闭环控制 • 步进电机是通过脉冲电流实现步进的，因此每给一个脉冲 转子便转动一个步距。在精度要求不高的情况下，没有必 要加入位置反馈
机器人驱动结构
内容简介
• 驱动系统的概念 • 驱动系统的分类 • 关节直接驱动方式 • 驱动元件
驱动系统的概念
• 驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置。根据 驱动源的不同，驱动系统可分为电气、液压和气压三种 以及把它们结合起来应用的综合系统。该部分的作用相 当于人的肌肉。
驱动系统的分类
• 电气驱动系统在工业机器人中应用得较普遍，可分为 步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种 驱动形式。早期多采用步进电动机驱动，后来发展了 直流伺服电动机，现在交流伺服电动机驱动也逐渐得 到应用。上述驱动单元有的用于直接驱动机构运动： 有的通过谐波减速器减速后驱动机构运动，其结构简 单紧凑。
关节直接驱动方式
• 目前中小型机器人一般采用普通的直流伺服电机、交流伺服电 机或步进电机作为机器人的执行电机．由于电机速度较高，所 以需配以大速比减速装置，进行间接传动．但是，间接驱动带 来了机械传动中不可避免的误差，引起冲击振动，影响机器人 系统的可靠性，并且增加关节重量和尺寸。直接驱动机器人也 叫作DD机器人(Direct drive robot)，简称DDR．DD机器人一 般指驱动电机通过机械接口直接与关节连接． • DD机器人的特点是驱动电机和关节之间没有速度和转矩的转换
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四、驱动系统的选用
设计选用原则： 3. 根据操作运行要求：
➢在重复精度和运行速度要求较高 （速度相对较低≤4.5m/s）的情 况，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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ情况， 多采用直接驱动电动机驱动系统。
液压 马达
液压 缸
永磁 式直 流电 动机
无刷 电动
机
步进 电动
机
四、驱动系统的选用
设计选用原则： 1. 根据操作负载要求：
➢低速大负载时，可选用液压驱动系统； ➢中等负载时，可选用电动驱动系统； ➢轻负载时，可选用电动驱动系统； ➢轻负载、高速时，可选用气动驱动系统。
四、驱动系统的选用
设计选用原则： 2. 根据作业环境要求：
工业机器人的驱动装置 ——简介
主要内容
• 驱动系统简介 • 驱动方式 • 驱动器分类 • 驱动系统的选用
一、驱动系统
• 向机械结构系统各部件提供动力的装置
驱动系统
驱动器
传动机构
二、驱动方式
• 1. 间接驱动 • 2. 直接驱动
三、驱动器分类
驱动器
气动
液压
电动
电液气综合
直动 气缸
气动 马达
气爪