機器人直線驅動和旋轉驅動的選用和制動

1. 驅動方式的選用

在廉價的計算機問世以前, 控制旋轉運動的主要困難之一是計算量大, 所以, 當時認為採用直線驅動方式比較好。 直流伺服電機是一種較理想的旋轉驅動元件, 但需要通過較昂貴的伺服功率放大器來進行精確的控制。例如,在1970年,尚沒有可靠的大功率晶體管, 需要用許多大功率晶體管並聯, 才能驅動一台大功率的伺服電機。

今天, 電機驅動和控制的費用已經大大地降低, 大功率晶體管已經廣泛使用, 只需採用幾個晶體管就可以驅動一台大功率伺服電機。同樣, 微型計算機的價格也越來越便宜,計算機費用在機器人總費用中所佔的比例大大降低,有些機器人在每個關節或自由度中都採用一個微處理器。

由於上述原因,許多機器人公司在製造和設計新機器人時, 都選用了旋轉關節。然而也有許多情況採用直線驅動更為合適, 因此，直線氣缸仍是目前所有驅動裝置中最廉價的動力源, 凡能夠使用直線氣缸的地方, 還是應該選用它。另外，有些要求精度高的地方也要選用直線驅動。

2. 制動器

許多機器人的機械臂都需要在各關節處安裝制動器, 其作用是: 在機器人停止工作時, 保持機械臂的位置不變; 在電源發生故障時, 保護機械臂和它周圍的物體不發生碰撞。 假如齒輪鏈、諧波齒輪機構和滾珠絲杠等元件的質量較高,一般其摩擦力都很小, 在驅動器停止工作的時候, 它們是不能承受負載的。如果不採用某種外部固定裝置, 如制動器、夾緊器或止擋裝置等,一旦電源關閉, 機器人的各個部件就會在重力的作用下滑落。因此, 為機器人設計制動裝置是十分必要的。

制動器通常是按失效抱閘方式工作的, 即要鬆開制動器就必須接通電源, 否則, 各關節不能產生相對運動。 這種方式的主要目的是在電源出現故障時起保護作用， 其缺點是在工作期間要不斷通電使制動器鬆開。假如需要的話， 也可以採用一種省電的方法, 其原理是: 需要各關節運動時, 先接通電源, 鬆開制動器, 然後接通另一電源, 驅動一個擋銷將制動器鎖在放鬆狀態。 這樣， 所需要的電力僅僅是把擋銷放到位所花費的電力。

為了使關節定位準確, 制動器必須有足夠的定位精度。 制動器應當儘可能地放在系統的驅動輸入端, 這樣利用傳動鏈速比, 能夠減小制動器的輕微滑動所引起的系統振動, 保證在承載條件下仍具有較高的定位精度。在許多實際應用中, 許多機器人都採用了制動器。

圖2.75為三菱裝配機器人Movemaster EX RV-M1

的肩部制動閘安裝圖

圖 2.75 三菱裝配機器人肩部制動閘安裝圖

文章來源：網路

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