工業(yè)機(jī)器人是廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,具有一定的自動性,可依靠自身的動力能源和控制能力實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等各個工業(yè)領(lǐng)域之中。
工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng),按動力源可分為液壓,氣動和電動三大類;這三類基本驅(qū)動系統(tǒng)的各有自己的特點(diǎn),實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動系統(tǒng)
液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù),具有動力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn)。適于在承載能力大、慣量大以及在防焊環(huán)境中工作的機(jī)器人中應(yīng)用。
不過液壓系統(tǒng)需進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換(電能轉(zhuǎn)換成液壓能),速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速,效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄泥會對環(huán)境產(chǎn)生污染,工作噪聲也較高。因這些弱點(diǎn),近年來,在負(fù)荷為100kg以下的機(jī)器人中往往被電動系統(tǒng)所取代。
氣動驅(qū)動系統(tǒng)
氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價格低等特點(diǎn)。適于在中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用。但因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)械人中,如在上、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多。
電動驅(qū)動系統(tǒng)
由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動器(交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器)的廣泛采用,這類驅(qū)動系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量選用。這類系統(tǒng)不需能量轉(zhuǎn)換,使用方便、控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的環(huán)境中,成本也較液壓、氣動兩種驅(qū)動系統(tǒng)高。但因這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出,因此在機(jī)器人中被廣泛的選用。
選用原則
工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中需要重點(diǎn)考慮控制方式、作業(yè)環(huán)境要求、性價比和機(jī)器操作運(yùn)行速度四方面的內(nèi)容,常見應(yīng)用機(jī)器人的選用原則如下。
1、物料搬運(yùn)(包括上、下料)、沖壓用的有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,低速重負(fù)載的可選用液壓馭動系統(tǒng);中等負(fù)載的可選用電動驅(qū)動系統(tǒng);輕負(fù)載、高速的可選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。
點(diǎn)焊、弧焊及噴涂作業(yè)機(jī)器人中,只需要做任意點(diǎn)位和連續(xù)軌跡控制功能的,需要采用電液或電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)。如果是控制精度要求較高,多采用電動伺服驅(qū)動系統(tǒng);重負(fù)載搬運(yùn)及防爆噴涂機(jī)器人采用電液伺服控制。
2、噴涂機(jī)器人, 由于工作環(huán)境需要防爆,多采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)和具有本質(zhì)安全型防爆的交流電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
水下機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、空間機(jī)器人、易燃易爆環(huán)境機(jī)器人以及放射性環(huán)境作業(yè)機(jī)器人等特種機(jī)器人,采用交流伺服驅(qū)動較為妥當(dāng)。
3、點(diǎn)位重復(fù)精度和運(yùn)行速度(≤4.5m/s)要求較高的裝配機(jī)器人,可采用交流、直流或步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng);如果對速度、精度要求更高,則采用直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng),按動力源可分為液壓,氣動和電動三大類;這三類基本驅(qū)動系統(tǒng)的各有自己的特點(diǎn),實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動系統(tǒng)
液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù),具有動力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn)。適于在承載能力大、慣量大以及在防焊環(huán)境中工作的機(jī)器人中應(yīng)用。
不過液壓系統(tǒng)需進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換(電能轉(zhuǎn)換成液壓能),速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速,效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低。液壓系統(tǒng)的液體泄泥會對環(huán)境產(chǎn)生污染,工作噪聲也較高。因這些弱點(diǎn),近年來,在負(fù)荷為100kg以下的機(jī)器人中往往被電動系統(tǒng)所取代。
氣動驅(qū)動系統(tǒng)
氣動驅(qū)動系統(tǒng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價格低等特點(diǎn)。適于在中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用。但因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)械人中,如在上、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多。
電動驅(qū)動系統(tǒng)
由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動器(交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器)的廣泛采用,這類驅(qū)動系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量選用。這類系統(tǒng)不需能量轉(zhuǎn)換,使用方便、控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的環(huán)境中,成本也較液壓、氣動兩種驅(qū)動系統(tǒng)高。但因這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出,因此在機(jī)器人中被廣泛的選用。
選用原則
工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中需要重點(diǎn)考慮控制方式、作業(yè)環(huán)境要求、性價比和機(jī)器操作運(yùn)行速度四方面的內(nèi)容,常見應(yīng)用機(jī)器人的選用原則如下。
1、物料搬運(yùn)(包括上、下料)、沖壓用的有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,低速重負(fù)載的可選用液壓馭動系統(tǒng);中等負(fù)載的可選用電動驅(qū)動系統(tǒng);輕負(fù)載、高速的可選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。
點(diǎn)焊、弧焊及噴涂作業(yè)機(jī)器人中,只需要做任意點(diǎn)位和連續(xù)軌跡控制功能的,需要采用電液或電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)。如果是控制精度要求較高,多采用電動伺服驅(qū)動系統(tǒng);重負(fù)載搬運(yùn)及防爆噴涂機(jī)器人采用電液伺服控制。
2、噴涂機(jī)器人, 由于工作環(huán)境需要防爆,多采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)和具有本質(zhì)安全型防爆的交流電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
水下機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、空間機(jī)器人、易燃易爆環(huán)境機(jī)器人以及放射性環(huán)境作業(yè)機(jī)器人等特種機(jī)器人,采用交流伺服驅(qū)動較為妥當(dāng)。
3、點(diǎn)位重復(fù)精度和運(yùn)行速度(≤4.5m/s)要求較高的裝配機(jī)器人,可采用交流、直流或步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng);如果對速度、精度要求更高,則采用直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)。