工業多關節機器人對伺服電機的要求有哪些?
01-03
工業多關節機器人(如裝夾,噴塗,焊接)在選用伺服電機時,有哪些技術參數是選型時的關鍵?為什麼?
選擇品牌時,會如何選擇?
個人觀點,望批評指正
機器人設計好之後,要保證機器人關節在要求的參數(速度,加速度……)下運行,就需要選正確電機和減速機了1. 電機的功率要夠,功率代表了電機的輸出能力,決定了能不能拖動負載,單從機械結構上來說,就是關節處要能輸出多大能量;此外,還要考慮能量損耗;2. 額定力矩和額定轉速之間的平衡,P=T x W, 也就是說通過電機和減速機的配合,你既要滿足轉矩要求(加減速時尤為重要),也要滿足轉速要求;
據以上兩點基本可以確定電機的型號了。為了發揮更好的性能,還要考慮:3. 電機的響應特性(帶寬),取決於,從電機物理結構上來說,電機轉子慣量要小,所以很多做電機的細長;驅動器里,三環控制周期要小,越小越好(倍福聲稱位置環31.5us);整體機械臂和電機要有好的慣量匹配;4. 電機的抗過載能力,因為機器人在運行過程中,慣量變化很大,要求電機瞬時過載;一些類人形機器人更要求電機超強的過載能力,試想機器人剛站起來,過流報警了,會發生什麼;5. 電機通常和減速機配合使用,減速機剛度要大,它會影響到系統的響應特性;如果不大,電機的轉子轉動慣量要小些,這有助於提高諧振頻率;6. 功能方面,要考慮它的通信方式,參數整定方式,有沒有曲線功能,數據採集功能;7. 品牌服務與技術要求的取捨,大的品牌體系會完善,服務到位,。。貴。。;等。。。總之,是個複雜又不斷反覆的過程,還需仔細體會。。。這個題目足夠一個863級別項目的建設性文件了。
不是規格的問題,所以我感覺另外一個作者的回復有問題。以下只作為拋磚引玉①電機的響應速度,這受機器人多啟停,頻繁換速的功能要求。②低慣量高轉矩③高負載下可靠的重複定位精度④電機性能的數學參數可對外提供手機作答,有人看再補充沒有專門選過工業機器人用的電機。
不過從數控行業來看,伺服電機選型時的主要指標有:- 基座大小:決定法蘭大小、軸徑等主要安裝尺寸
- 是否帶鍵槽,何種鍵槽:決定如何與傳動機構連接
- 額定轉矩,或額定功率:表示電機「力量」的大小
- 額定轉速,最高轉速:正常工作範圍
- 編碼器類型:絕對編碼器,或相對編碼器,是否需要「回零」
- 編碼器線數:決定驅動器控制的精度
- 是否帶制動:掉電是否保持之前位置
- 是否業內知名:口碑
- 相關產品線是否全:表示其研發實力
- 售後服務是否優秀:能幫助解決研發自己產品及使用過程中遇到的問題
其實機器人領域的伺服電機有很多機械上的問題需要解決,比如一般手臂式機器人多帶有制動器,而制動器的手動釋放和調整就和一般的制動器不同。一般同步電機的伺服是不考慮手動釋放的。伺服電機的電纜很多,往往導致整機的線束成本過高,如何採用新技術降低電纜的芯數或是採用單電纜技術等,會是一個有前景的方向。在高震動環境下的反饋如何實現高可靠性設計等,都還是需要注意的。所以大家不能簡單的用伺服系統的選型思路,需要多考慮應用的背景環境。拋磚迎玉,歡迎拍磚。
關於電機本身的技術規格@白峰已經講的挺好了。我補充一點,不同公斤數的工業機器人都電機體積要求非常嚴格。比如負載6-20公斤的,5-6關節第一的是電機會不會超長。太長的電機會影響本體的設計。另外,工業機器人用的電機,有些品牌會裝超薄編碼器。
最重要的是扭矩和轉速。一個關係著能否帶的動,一個關係著能否在規定時間到。
常規參數,很多人都說了。不過工業機器人也有它自己的特殊要求。
一,機器人用的電機如果木有減速器(這點我不清楚),那麼對電機的低速性能要求就很高了,一般的伺服低速控制是有問題的。
二,機器人機械臂轉動過程中,負載慣量變化很多,要求伺服最起碼得有慣量辯識,能根據慣量調整控制參數。由於機器人用伺服電機躲在關節處,故要求功率密度高。由於機器人動作複雜,多變速啟停,故要求動態性能好調速範圍好。由於機器人負載變化大,慣量變化大故要求過載能力強。由於機器人要求動作精度高,故需要轉矩波動小。
伺服電機的力指標很關鍵:額定轉矩,最大轉矩;額定轉速和最高轉速;其次是編碼器的解析度和精度;編碼器是否是匯流排,匯流排協議;目前機器人多是多圈絕對值;其次是體積要 小,慣量小;穩定可靠。
我可以幫你選選型
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