2023-10-25
工业机器人是现代制造业中一种重要的自动化设备,它能够完成人类重复性高、劳动强度大的工作。工业机器人包括机械结构和驱动系统两大部分。
机器人的结构主要由机身和关节模组组成。机身部分包括各连杆和固定件,大多数采用金属材料制造,也有厂家使用特殊材料。关节模组由电机和减速机组成,电机评判因素有很多,例如温升、效率、功率因数等。对于减速机而言,紧凑、丝滑的特点是理想的。
驱动系统是工业机器人的动力来源和控制部分。它由控制器和驱动器组成,用来控制关节模组按照特定指令旋转。工业机器人上的驱动器大多运行在位置周期同步模式,即在一周期内由控制器发送一个位置目标值,经过三级串联PI调节得到d、q轴目标电压,然后通过FOC(场定向控制)和SVPWM(空间矢量调制)得到三相电流,最终给到电机。
驱动器良好性的衡量指标主要包括性能、调速范围、定位精度、快速响应无超调、低速大转矩和过载能力强、可靠性等方面。其中,准确度、速度、功率、精度等是评判性能的重要指标。调速范围宽意味着驱动器能够在广泛的转速范围内稳定工作;定位精度高对于需要精确控制位置的应用非常重要;快速响应和无超调则可保证生产率和加工质量的提高;低速大转矩和过载能力强意味着驱动器在低速时仍能产生大的转矩并具有较强的过载能力;可靠性高、工作稳定性好则保证了驱动器的长期工作稳定。
要实现以上这些,硬件和驱动算法两方面都需要做出努力。SVPWM模块频率要高,硬件温升要低,抗干扰要强,运算速度要快等等,所有这些因素都对性能产生影响。驱动算法部分也需要做一些工作,例如参数辨识得到准确的参数,使用卡尔曼滤波或其他方法整合出更准确的位置、速度信息,弱磁控制提高转化效率,振动抑制保证稳定性等等。
综上所述,机械结构和驱动系统是工业机器人的两大核心系统,通过不断的优化和改进,工业机器人将会更加高效、精准和可靠。