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一文了解機(jī)器人伺服系統(tǒng)

時(shí)間: 2024-07-03    作者: Yuanchuan    來源: 本站    訪問量: 48

工業(yè)機(jī)器人有4大組成部分,分別為本體、伺服、減速器和控制器。而其中,工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個(gè)閉環(huán)控制,即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下,對于交流伺服驅(qū)動(dòng)器,可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。

伺服系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動(dòng)系統(tǒng),是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)是以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的產(chǎn)品,是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外,還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。

廣義的伺服系統(tǒng)是精確地跟蹤或復(fù)現(xiàn)某個(gè)給定過程的控制系統(tǒng),也可稱作隨動(dòng)系統(tǒng)。

狹義 伺服系統(tǒng)又稱位置隨動(dòng)系統(tǒng),其被控制量(輸出量)是負(fù)載機(jī)械空間位置的線位移或角位移,當(dāng)位置給定量(輸入量)作任意變化時(shí),系統(tǒng)的主要任務(wù)是使輸出量快速而準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)給定量的變化。

伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成


機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多,但從自動(dòng)控制理論的角度來分析,伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

1、比較環(huán)節(jié)

比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行比較,以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié),通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

2、控制器

控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID(比例、積分和微分)控制電路,其主要任務(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進(jìn)行變換處理,以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作。

3、執(zhí)行環(huán)節(jié)

執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求,將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)被控對象工作。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。

4、被控對象

被控對象指被控制的物件,例如一個(gè)機(jī)械手 臂,或是一個(gè)機(jī)械工作平臺(tái)。

5、檢測環(huán)節(jié)

檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置,一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)和功用

伺服系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上差別,它能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與位置。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié),是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成,具有以下特點(diǎn):

必須具備高精度的傳感器,能準(zhǔn)確地給出輸出量的電信號。

功率放大器以及控制系統(tǒng)都必須是可逆的。

足夠大的調(diào)速范圍及足夠強(qiáng)的低速帶載性能。

快速的響應(yīng)能力和較強(qiáng)的抗干擾能力。

伺服系統(tǒng)的類型

按控制原理分: 有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán) 三種形式

按被控制量性質(zhì)分: 有 位移、速度、力和力矩 等伺服系統(tǒng)形式

按驅(qū)動(dòng)方式分: 有 電氣、液壓和氣壓 等伺服驅(qū)動(dòng)形式

按執(zhí)行元件分: 有 步進(jìn)電機(jī)伺服、直流電機(jī)伺服和交流電機(jī)伺服 形式

伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件

1、執(zhí)行元件的種類及其特點(diǎn)

(1)電氣式執(zhí)行元件

   電氣執(zhí)行元件包括直流(DC)伺服電機(jī)、交流(AC)伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)以及電磁鐵等,是最常用的執(zhí)行元件。對伺服電機(jī)除了要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)以外,一般還要求動(dòng)態(tài)性能好,適合于頻繁使用,便于維修等。

(2)液壓式執(zhí)行元件

液壓式執(zhí)行元件主要包括往復(fù)運(yùn)動(dòng)油缸、回轉(zhuǎn)油缸、液壓馬達(dá)等,其中油缸最為常見。在同等輸出功率的情況下,液壓元件具有重量輕、快速性好等特點(diǎn)。

(3)氣壓式執(zhí)行元件

氣壓式執(zhí)行元件除了用壓縮空氣作工作介質(zhì)外,與液壓式執(zhí)行元件沒有區(qū)別。氣壓驅(qū)動(dòng)雖可得到較大的驅(qū)動(dòng)力、行程和速度,但由于空氣粘性差,具有可壓縮性,故不能在定位精度要求較高的場合使用。


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