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机器人上应用三菱伺服电机和驱动器控制系统技术总结
                                     机器人上应用三菱伺服电机和驱动器控制系统技术总结

机器人是一类用于接受人类的命令完成相应的动作,也可以预计设程序来完成相应的任务,且具有可编程能力的机器装置。但是在生活中,机器人并不像电影里表现的那样无所不能、和人类相似的地步。在目前科技发展的水平,即使机器人有人类的外形,但是其人工智能水平远远在人类之下,而且大多数的机器人并不具有人类的外形。一般来说,机器人能够增加生产效率、提高产品质量的和改善人类生活的方便程度。所以,机器人是一个协助或取代人类工作的的机械装置。

 

现在的用于工业的机器人起源于数控机床和遥操作控制器。操作控制器是一类允许操作者在一定距离内执行某一操作的设备。它是在二战期间为处理放射

性物质而研发的。操作人员和需要处理的放射性物质被一堵混泥土墙隔开,在墙上有几个可供观测的小孔孔。此时,遥操作控制器代替人的手,其里面装有一对

夹子,是从动件:遥操作控制器外面装有两个手柄,是主动件。夹子和手柄是由自由度机械装置连接在一起,为主动件和从动件提供任意位置的运动。在1947

年,第一台伺服电机驱动的遥操作控制器研发完成。

一.工业机器人应用中伺服电机的惯量匹配如何确定?
   传动惯量对伺服系统的精度,稳定性,动态响应都有影响。 惯量大,系统的机械常数大,响应慢,会使系统的固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度和响应速度,惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利,因此,机械设计时在不影响系统刚度的条件下,应尽量减小惯量。
   衡量机械系统的动态特性时,惯量越小,系统的动态特性反应越好;惯量越大,马达的负载也就越大,越难控制,但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。 不同的机构,对惯量匹配原则有不同的选择,且有不同的作用表现。 不同的机构动作及加工质量要求对JLJM大小关系有不同的要求,但大多要求JLJM的比值小于十以内。一句话,惯性匹配的确定需要根据机械的工艺特点及加工质量要求来确定。 对于基础金属切削机床,对于伺服电机来说,一般负载惯量建议应小于电机惯量的5倍。
   惯量匹配对于电机选型很重要的,同样功率的电机,有些品牌有分轻惯量,中惯量,或大惯量。其实负载惯量最好还是用公式计算出来。常见的形体惯量计算公式在以前学的书里都有现成的(可以去查机械设计手册)。 我们曾经做过一试验,在一伺服电机的轴伸,加一大的惯量盘准备用来做测试,结果是:伺服电机低速时停不住,摇头摆尾,不停地振荡怎么也停不下来。 后来改为:在两个伺服电机的轴伸对接加装联轴器,对其中一个伺服电机通电,作为动力即主动,另一个伺服电机作为从动,即做为一个小负载。原来那个摇头摆尾的伺服电机,启动、运动、停止,运转一切正常!

二.伺服电机选型

在选择好机械传动方案以后,就必须对伺服电机的型号和大小进行选择和确认。

1)选型条件:一般情况下,选择伺服电机需满足下列情况:

1.
马达最大转速>系统所需之最高移动转速。

2.
马达的转子惯量与负载惯量相匹配。

3
连续负载工作扭力马达额定扭力

4.
马达最大输出扭力>系统所需最大扭力(加速时扭力)

2)选型计算:

1.
惯量匹配计算(JL/JM

2.
回转速度计算(负载端转速,马达端转速)

3.
负载扭矩计算(连续负载工作扭矩,加速时扭矩)

伺服系统在机械生产中使用范围最为广泛,各类机床运动部件的位置、运动轨迹、速度控制等,均为依靠伺服系统实现的;系统不仅能实现直线与转动运动控制,还能利用多套伺服系统的协同合作,执行复杂的三维的运动控制,如仿型机床的控制、机器人手臂关节的运动控制等;可以完成的高精度,高速的运动控制,远非一般人工操作所能达到的

在运输行业中,电气机床的自动调速、高处建筑中电梯的升降控制、船舶的

自动操舵、飞机的自动驾驶等,都有各种伺服洗为之效力

在军事上,伺服系统用得更为普及,如雷达天线的自动瞄准跟踪控制,高射

炮、战术导弹发射架的瞄准运动控制、坦克炮塔的防摇稳定控制、鱼雷的自动控制等。

在机器人领域,伺服系统得到大量应用

工业机器人拥有多个自由度,每台工业机器人的手臂和电机数量在

10台以上。国际上工业机器人采用的伺服系统属于专用系统,其特点是多轴合一、模块化、特殊的散热结构、特殊的控制方式。

结束语:

实现更加智能化的多轴控制结构。~更经济、更紧凑~配备高性能,高精度的绝对值编码器。在多轴构中(最多32轴),各轴间的电力的再生和消费可以相互融通,实现节能驱动和减少再生的处理。

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