码垛机器人腰关节电机驱动系统设计绪论
时间:2017-09-12
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来源:机器人在线--业界资讯
本世纪以来,工业经济飞速发展,从而在精度上对工业产品的要求越来越高。而在此种情况下,代替人力更快捷、更高效的机器人加工应运而生,其中以
码垛机器人最为广泛应用。随着工业化生产规模的持续扩大,为了加快物流的速度,得到整齐划一的物垛,减少物流过程中的损坏浪费,同时考虑到工人的支出成本及健康问题,码垛机器人的运用便成了大势所趋。码垛机器人在柔性、可靠性和处理问题的能力上都有极大的优势,并且近年来码垛机器人的升级也给其普及带来更广泛的效应。随着码垛机器人发展趋势的扩大,在很多领域都可以得到充分的应用,如果能够大力的研制并推广这种低成本、高性能、人性化的码垛机器人,将可以为诸多领域中出现的各类问题提供一个十分高效的解决途径。
目前,工业用码垛机器人普遍由四个关节组成,分别为两个水平旋转关节和两个垂直运动关节构成,作为工业现场用于抓取搬运的功能型机器人,其具有结构精简合理、工作范围可控、动作迅速灵敏、易维护等优点,受到了广泛关注。码垛机器人的重心集中在腰座以下,腰关节作为与腰座衔接的两个水平旋转关节中的一个,是所有关节中,带负载最大的关节。其旋转功能的实现,是通过腰座下的伺服电机控制空心轴的旋转所达成的。电机需要克服整个传动机构包括大臂、小臂的很大的转动惯量,以及在转动中需要进行准确地定位,所以码垛机器人腰部关节驱动与控制的实现需要精度高、高功率且易维护的电机控制系统。
交流伺服电机是目前市场上大多数
码垛机器人腰关节电机的首选。由于交流伺服电机没有机械换相器和电刷,所以同直流电机相比较而言,它的重量轻、损耗小体积小、结构相对来说也比较简单;如果跟异步电机进行比较的话,交流伺服电机有一点很大的不同是它的启动是不需要无功励磁电流的,因此在这种情况下功率因数变高,定子电阻和定子电流损耗跟异步电机相比而言会变小,
并且转子参数可测、定子气隙大、控制性能好。一些欧美国家和日本在20世纪50年代初期就己经开始研制全数字化的高性能伺服电机了,并在后期逐渐投入市场使用,国内在这方面起步稍晚,近些年也开始投入研究并进展很快,与国外的差距也在不断缩小;交流伺服控制系统从90年代初发展至今,技术己经越来越纯熟,并且极大程度上提高了交流伺服电机控制系统的性能,目前印刷包装机械、自动化生产线、数控机床、纺织机械的市场上随处可见交流伺服控制系统的存在。
目前大部分的交流伺服控制算法己经不再采用SPWM算法,转而采用的是SVPWM用以提高控制精度,SPWM算法与SVPWM算法不同的是,SPWM算法是从电源的角度出发然后形成一个可调频调压的正弦波电源,而SVPWM算法则是把电机和逆变系统作为一个整体来进行分析,模型比起SPWM来说简单,也便于微处理器的实时控制。同时选用了速率运行性能较好的数字处理器DSP作为系统的CPU,既能加快核算运行的速度,又能减少响应时间。
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