机器人技术 驱动方法2013解析.ppt

混合式步进电动机结构 三、电机驱动——步进电动机驱动 步进电机的相序 三、电机驱动——步进电动机驱动 步进电机的两种脉冲序列 为了用步进电机获得高的定位精度，需要有位置信息，可以采用位置反馈装置来实现。 三、电机驱动——步进电动机驱动 步进电机三相六拍分配器原理图 三、电机驱动——步进电动机驱动 步进电机单相功率放大线路图 三、电机驱动——步进电动机驱动 1、整流电路 三、电机驱动—直流电源和动率放大器 2、稳压电路 三、电机驱动—直流电源和动率放大器 3、功率放大电路 三、电机驱动—直流电源和动率放大器 功率放大器的伏－安特性 3、功率放大电路 比例式功率放大器 开关式功率放大器 脉冲调制功率放大器 晶闸管功率放大器 三、电机驱动—直流电源和动率放大器 四、新型驱动器 1、静电驱动器 2、形状记忆合金驱动器 3、电磁致伸缩驱动器 4、压电效应驱动器 5、人工肌肉 6、超声波电机 1、静电驱动器 1、静电驱动器 2、形状记忆合金驱动器 形状记忆合金 ： 一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，就产生塑性变形，应力消除后留下永久变形。但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效应的金属一般是两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。 2、形状记忆合金驱动器 2、形状记忆合金驱动器 2、形状记忆合金驱动器 六足微小型机器人 手爪 用背部的金属纤维振动翅膀 2、形状记忆合金驱动器 移动跳跃机器人“KOHARO” 3、电磁致伸缩驱动器 磁致伸缩材料： 当某些铁磁材料置于磁场中时，其几何尺寸会发生变化，这种现象称之为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的金属，称之为磁致伸缩材料。 目前磁致伸缩智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，稀土超磁致伸缩材料是近期才发展起来的一种新型功能材料。 3、电磁致伸缩驱动器 4、压电效应驱动器 4、压电效应驱动器 5、人工肌肉 比利时 Lucy 气动肌肉驱动，身高150cm，重30kg，每条腿6个自由度，采用12个气动肌肉控制，总共拥有23个自由度 6、超声波电机 7、气压驱动的控制结构 二、气压驱动 动力电动机 伺服电动机 三、电机驱动 三、电机驱动 直流电动机 一个方向或反向连续旋转、运动连续平滑、没有位置控制能力； 步进电动机 通过脉冲实现步进、单向旋转、每给一个脉冲实现一个步距、自身有一定的位置控制能力。 三、电机驱动 一般直流电动机和位置反馈、速度反馈形成一个整体，即直流伺服电机。 直流电动机可利用继电器开关或采用功率放大器来实现驱动控制。 直流伺服电动机具有启动转矩大、体积小、重量轻、转速易控制、效率高等优点，其可达到很大的力矩/重量比，远高于步进电机。 一、伺服电机的选择 二、电机的转矩特性 三、总传动比的选择 三、电机驱动——直流电动机驱动 一、伺服电机的选择 1.初选电机 能够提供负载所需要的瞬时转矩和转速 电机的热定额问题，通常以负载的均方根功率作为确定电机发热功率的基础 一、伺服电机的选择 1.初选电机 工作在峰值下： 工作在变载荷下： 额定功率： 负载峰值力矩 负载峰值转速 传动装置的效率 负载均方根力矩 负载均方根转速 一、伺服电机的选择 2.发热校核 在一定转速下，负载的均方根力矩是与伺服电机处于连续工作时的热定额相对应的。 绕组电流 等效稳恒电流 一、伺服电机的选择 2.发热校核 与等效电流对应的等效转矩为： 电机转矩与折算到电机轴上的负载力矩平衡，等效转矩为： 折算到电机轴上的负载力矩 一、伺服电机的选择 2.发热校核 负载的均方根力矩与电机的热定额相对应： 电机额定转矩应满足： 一、伺服电机的选择 3.转矩过载校核 转矩过载校核公式： 折算到电机轴上的负载力矩的最大值 过载转矩 电机额定转矩 电机的转矩过载系数 二、电机的转矩特性 直流伺服电动机 二、电机的转矩特性 1.直流伺服电机的转矩特性 电磁式直流伺服电机 二、电机的转矩特性 1.直流伺服电机的转矩特性 永磁式直流伺服电机 二、电机的转矩特性 1.直流伺服电机的转矩特性 电枢电压： 反电势： 转矩： 反电势常数 电枢转速 电机转矩常数 信号系数 励磁电压 控制电压 二、电机的转矩特性 1.直流伺服电机的转矩特性 得 堵转状态或启动状态： 空载状态： f 电机的阻尼系数 二、电机的转矩特性 1.直流伺服电机的转矩特性 直流伺服电机的转矩－转速特性曲线 二、电机的转矩特性 交流伺服电动机 二、电机的转矩特性 2.交流伺服