关键字:伺服控制,485总线通信,关节机器人,
该机器人一共具有四个独立的转动关节,连同末端机械手的运动,一共需要五个动力源。
机器人常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。这三种方法各有所长,各种驱动方式的特点见表2.1:
表2.1三种驱动方式的特点对照
内容 驱动方式
液压驱动 气动驱动 电机驱动
输出功率 很大,压力范围为50~140Pa 大,压力范围为48~60Pa,最大可达Pa 较大
控制性能 利用液体的不可压缩性,控制精度较高,输出功率大,可无级调速,反应灵敏,可实现连续轨迹控制 气体压缩性大,精度低,阻尼效果差,低速不易控制,难以实现高速、高精度的连续轨迹控制 控制精度高,功率较大,能精确定位,反应灵敏,可实现高速、高精度的连续轨迹控制,伺服特性好,控制系统复杂
响应速度 很高 较高 很高
结构性能及体积 结构适当,执行机构可标准化、模拟化,易实现直接驱动。功率/质量比大,体积小,结构紧凑,密封问题较大 结构适当,执行机构可标准化、模拟化,易实现直接驱动。功率/质量比大,体积小,结构紧凑,密封问题较小 伺服电动机易于标准化,结构性能好,噪声低,电动机一般需配置减速装置,除DD电动机外,难以直接驱动,结构紧凑,无密封问题
安全性 防爆性能较好,用液压油作传动介质,在一定条件下有火灾危险 防爆性能好,高于1000kPa(10个大气压)时应注意设备的抗压性 设备自身无爆炸和火灾危险,直流有刷电动机换向时有火花,对环境的防爆性能较差
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
机器人驱动系统各有其优缺点,通常对机器人的驱动系统的要求有:
1).驱动系统的质量尽可能要轻,单位质量的输出功率要高,效率也要高;
2).反应速度要快,即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大,能够进行频繁地起、制动,正、反转切换;
3).驱动尽可能灵活,位移偏差和速度偏差要小;
4).安全可靠;
5).操作和维护方便;
6).对环境无污染,噪声要小;
7).经济上合理,尤其要尽量减少占地面积。
基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求,本文选用直流伺服电机驱动的方式对机器人进行驱动。表2.2为选定的各个关节电机型号及其相关参数。