2025年机器人驱动系统知识.pdfVIP

臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

机器人驱动系统

一、项目导读

机器人一般是由控制系统、驱动系统、检测装置、执行机构以及机械部件等

组成，驱动系统是机器人结构中的重要环节，如同人身上的肌肉，因此驱动器的

选择和设计在研发机器人时至关重要。常见的驱动器主要有电驱动器、液压驱动

器和气压驱动器。随着技术的发展，现在涌现出许多新型驱动器，像压电元件、

超声波电动机、形状记忆元件、橡胶驱动器、静电驱动器、磁流体驱动器、流体

驱动器、高分子驱动器和光学驱动器等。

二、知识目标

（1）了解机器人驱动系统定义和驱动类型。

（2）了解电机驱动系统的原理、组成和特点。

（3）了解液压驱动系统的原理、组成和特点。

（4）了解气压驱动系统的原理、组成和特点。

三、能力目标

（1）能够掌握电机驱动的应用。

（2）能够掌握电机驱动系统的应用。

（3）能够掌握液压驱动系统的应用。

（4）能够掌握气压驱动系统的应用。

四、课时安排

本模块共4个单元，需理论课时4课时，实训课时3课时，共计7课时。

五、教学内容

单元1机器人驱动系统概述

一、机器人驱动系统定义

驱动系统是向机械结构系统提供动力的装置。驱动系统就像人身上的肌肉，

是控制系统和执行结构的中间环节，驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发

出的指令信号，借助于动力元件使机器人运动。

驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助

于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机

器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电动机、伺服电动机等，也有

采用液压、气动等驱动装置。

机器人驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起

来应用的综合系统；可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮

等机械传动机构进行间接驱动。

而机器人中常用的电机分为有刷直流电机、无刷直流电机、永磁同步电机、

步进电机等。

二、机器人驱动类型

驱动系统的驱动方式主要有：电机驱动、液压驱动、气压驱动和新型驱动。

单元2电机驱动系统

一、电机驱动的原理

电动机是将电能转化为机械能的装置（而基于电磁感应原理的发电机则正好

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

相反）。电动机主要分为普通动力电动机和特种电机，普通动力电动机的主要任

务是实现能量转换，特种电机注重的是它的高精度特性和快速响应。驱动用特种

电机主要作为驱动机械或装备之用，如步进电机、伺服电机、直线电机、微型同

步电机及永磁电动机等。伺服电机因为有其独特的优势，广泛地应用于驱动控制

领域，下面以交流伺服电机系统为例介绍电机驱动系统的工作原理。

交流伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标

（或给定值）任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这

样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位

移。

伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发

出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如

此