青少年白癜风原因 http://disease.39.net/bjzkbdfyy/191219/7699532.html上回我们聊了工业机器人的减速机，今天我们就聊聊减速机背后的电机。工业机器人一般选用伺服电机和步进电机作为驱动电机，对于精度要求比较高的机器人基本都使用伺服电机进行驱动，伺服电机和步进电机的优劣会在后面进行比较。我们先来看看工业机器人对电机有哪些要求，因为这个直接决定了工业机器人电机的选择。第一工作电压，对于一个电机来说，可能会存在多个电压参数，其中最为常用的为连续运行条件下的额定电压，一些电机可以在额定电压之上以超过额定转速和转矩的方式运行，但是运行一段时间后可能会出现局部过热问题；也就是说部分过电压仅可以短时运行，而不可以长期运行。第二转速，电机旋转速度，一般单位为转每分钟，有时也使用弧度每秒或者角度每秒表示。第三转矩，电机改变旋转速度的能力，也就是电机的功率。如当使用扳手拧动螺丝时，扳手的转矩使得螺丝旋转。在机器人领域，转矩一般用于使得机器人移动或者使得机械臂完成各种动作。转矩等于力与力臂的成绩，其单位为Nm，功率的大小决定了机器人的负载，单从机械结构上来说，就是关节处要能输出多大能量。第四电流，对于一个电机，可能存在多个电流参数，如空载电流、额定电流以及堵转电流等。第五额定力矩和额定转速之间的平衡，P=TxW,也就是说通过电机和减速机的配合，你既要满足转矩要求（加减速时尤为重要），也要满足转速要求，实现低惯量高转矩。先暂停一下，让我们详细分析一下以上的要求。当直流电机开始供电时，电机轴尚未开始旋转，此时电机处于堵转状态，电机电流最大为iS，电机所产生的转矩也最大；因而，电机开始旋转，此时，随着电机转速上升，由于电机反电势增大，电机电流下降，转矩下降，当电机转矩与负载转矩相等时，电机达到平衡状态，即为平衡状态电机转速。电机平衡状态指的是电机转矩与负载转矩相等，在机器人中，负载转矩主要包括摩擦、爬坡、加速等因素。在机器人应用领域中，我们往往比较关心电机在不同负载条件下所能达到的最高转速。如，空载条件下，电机所能达到的最大转速，空载转速为w0；在负载条件下，电机堵转时所能产生的转速为最大转矩，堵转转矩为Ts;其他条件下，电机运行在两者之间的线性连线上；即如果负载转矩为T，那么此时，电机最高转速为：w=w0*(1-T/Ts);如果电机要求最高转速为w,那么此时，电机所能产生的最大转矩为：T=Ts*(1=w/w0);上图反映的是电机最大转速与最大转矩、转矩与电流之间的线性关系。电机空载最高转速为w0,空载电流为i0;随着负载转矩增大，电机转速线性下降，电流增大；直至负载转矩达到最大转矩，电机堵转。如果电机转矩继续增大，那么电机将处于发电状态。在电机转矩为T时，电机电流为：i=i0+(is-i0)*T/Ts;其中i0为空载电流，is为堵转电流;Ts为堵转转矩；经过上述讨论，我们可以得出这样的结论，在选择减速电机时，应该首先重点考虑如下几个参数：电机运行电压空载转速一定转矩下的转速一定转矩下的电流好我们继续。第六电机的响应特性（带宽)，取决于，从电机物理结构上来说，电机转子惯量要小，所以很多做电机的细长。驱动器里，三环控制周期要小，越小越好。整体机械臂和电机要有好的惯量匹配。第七电机的抗过载能力，因为机器人在运行过程中，惯量变化很大，要求电机瞬时过载；一些类人形机器人更要求电机超强的过载能力，试想机器人刚站起来，过流报警了，会发生什么。第八电机通常和减速机配合使用，减速机刚度要大，它会影响到系统的响应特性；如果不大，电机的转子转动惯量要小些，这有助于提高谐振频率。第九高负载下可靠的重复定位精度。第十数据输出，参数整定方式，有没有曲线功能，数据采集功能，电机性能的数学参数可对外提供。十一物理参数，如电机尺寸、电机轴尺寸、截面尺寸以及固定孔的位置等。十二其他参数，一些电机还会提供一些其他的部件，如编码器、制动器、齿轮箱、基座等等。十三此外，还要考虑能量损耗。根据以上的要求，不难看出工业机器人对电机的要求还是十分苛刻的，因此能够满足这些要求的基本不外乎伺服电机和步进电机，那么下面我们就了解一下这两类电机，看看他们到底有什么区别。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。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，因为，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，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.mm。一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流，实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。伺服电机能保证只要负载在额定范围内，就能达到很高的精度，具体精度首先受制于编码器的码盘，与控制算法也有很大关系。与步进电机原理结构不同的是，伺服电机由于把控制电路放到了电机之外，里面的电机部分就是标准的直流电机或交流感应电机。一般情况下电机的原始扭矩是不够用的，往往需要配合减速机进行工作，可以使用减速齿轮组或行星减速器。伺服电机常用于需要高精度定位的领域，比如机床、工业机械臂、机器人等。步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。步进电机接收的是电脉冲信号，根据信号数量转过相应的步距角。通俗来讲就是你推一下，我动一下。动的角度就是步距角，是步进电机的固有属性。假如步距角是15°，表示每接收一个脉冲电机就转过15°。所谓开环，就是只管控制，不管反馈。步进电机接收脉冲后转动，但不保证一定能转到。比如脉冲频率过高或者负载较大，就会造成失步，也就是没转到位。所以说使用步进电机的场合，要么不需要位置反馈，要么在其他设备上进行位置反馈。比如模型小车的车轮、光驱的光头、摄像机云台，以及各种行业机械设备等。伺服电机和步进电机都是控制类电机，都可以作为精度要求相对较高的机械设备的驱动电机，但从上面的简单比较来看，伺服电机在控制精度、控制和响应速度等方面优势还是比较明显的，更多的工业机器人也都选择伺服电机来进行驱动。因为机器人的控制结构，基本上可以分为三个要点：控制器的计算能力、控制器与伺服之间的总线通讯速度（数据传输量）、伺服的精度。以现在工业控制技术的发展程度，应该说，很多品牌都能达到要求。机器人控制的核心，不在硬件，而在软件，比如CNC和沟通CNC系统与外部指令间的变换库，以及一些其他的控制算法，是需要机器人行业的长期积累的。
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