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机器人驱动系统2.3

2.3机器人驱动系统2.3.1机器人驱动方式2.3.2液压驱动系统2.3.3气压驱动系统2.3.4电气驱动系统2.3.5新型驱动系统

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（1）液压驱动的特点及应用优点液压驱动所用的压力为5～320kgf/cm2，能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比；可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，结构简单紧凑，刚性好；由于液体的不可压缩性，定位精度比气压驱动高，并可实现任意位置的开停；液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级调速；使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生；液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。缺点液压驱动油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染；因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用；因油液中容易混入气泡、水分等，使系统的刚性降低，速度特性及定位精度变坏；需配备压力源及复杂的管路系统，因此成本较高；液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（2）气压驱动的特点及应用优点使用的压力通常在0.4-0.6Mpa，最高可达1Mpa,快速性好；气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得；废气可直接排入大气不会造成污染，因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作，所以比液压驱动干净而简单；通过调节气量可实现无级变速。由于空气的可压缩性，气压驱动系统具有较好的缓冲作用；可以把驱动器做成关节的一部分，因而结构简单、刚性好、成本低。缺点气压驱动因为工作压力偏低，所以功率重量比小、驱动装置体积大；基于气体的可压缩性，气压驱动很难保证较高的定位精度；使用后的压缩空气向大气排放时，会产生噪声；因压缩空气含冷凝水，使得气压系统易锈蚀，在低温下易结冰。

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（3）电气驱动的特点及应用电气驱动大致可分为普通电机驱动、步进电机驱动和直线电机驱动三类。1）普通电机包括交流电机、直流电机及伺服电机。交流电机一般不能进行调速或难以进行无级调速，即使是多速电机，也只能进行有限的有级调速。直流电机能够实现无级调速，但直流电源价格较高，因而限制了它在大功率机器人上的应用；2）步进电机驱动的速度和位移大小，可由电气控制系统发出的脉冲数加以控制。由于步进电机的位移量与脉冲数严格成正比，故步进电机驱动可以达到较高的重复定位精度，但是，但是步进电机速度不能太高，控制系统也比较复杂；3）直线电机结构简单、成本低，其动作速度与行程主要取决于其定子与转子的长度，反接制动时，定位精度较低，必须增设缓冲及定位机构。

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（4）新型驱动装置的特点及应用1）磁致伸缩驱动器磁性体的外部一旦加上磁场，则磁性体的外形尺寸发生变化（焦耳效应），这种现象称为磁致伸缩现象。此时，如果磁性体在磁化方向的长度增大，则称为正磁致伸缩；如果磁性体在磁化方向的长度减少，则称为负磁致伸缩。从外部对磁性体施加压力，则磁性体的磁化状态会发生变化（维拉利效应），则称为逆磁致伸缩现象。这种驱动器主要用于微小驱动场合。2）压电驱动器压电材料是一种当它受到力作用时其表面上出现与外力成比例电荷的材料，又称压电陶瓷。反过来，把电场加到压电材料上，则压电材料产生应变，输出力或变位。利用这一特性可以制成压电驱动器，这种驱动器可以达到驱动亚微米级的精度。

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（4）新型驱动装置的特点及应用3）静电驱动器静电驱动器利用电荷间的吸力和排斥力互相作用顺序驱动电极而产生平移或旋转的运动。因静电作用属于表面力，它和元件尺寸的二次方成正比，在微小尺寸变化时，能够产生很大的能量。4）形状记忆合金驱动器形状记忆合金是一种特殊的合金，一旦使它记忆了任意形状，即使它变形，当加热到某一适当温度时，则它恢复为变形前的形状。已知的形状记忆合金有Au-Cd、In-Tl、Ni-Ti，Cu-Al-Ni、Cu-Zn-Al等几十种。

2.3.1机器人驱动方式1机器人驱动方式概述（4）新型驱动装置的特点及应用5）超声波驱动器超声波驱动器就是利用超声波振动作为驱动力的一种驱动器，即由振动部分和移动部分所组成，靠振动部分和移动部分之间的摩擦力来驱动的一种驱动器。6）人工肌肉为了更好地模拟生物体的运动功能或在机器人上应用，已研制出了多种不同类型的人工肌肉，如利用机械化学物质的高分子凝胶，形状记忆合金制作的人工肌肉。7）人工肌肉光驱动器采用某种强电介质受光照射，会产