4. 3伺服驱动系统设计

伺服驱动系统是整个机电系统的核心部分，伺服系统接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控对象(即伺服电机)跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，它具有稳定性好、精度高和快速响应性好的特点，这也是对防盗门喷漆时所要求的，因此选择它作为整个喷漆机器人系统的驱动部分是可行的。 4. 3. 1驱动方式选择分析 驱动系统作为整个喷漆机器人的动力源，需要满足自动喷漆时对速度、精度等的要求。目前，在工业机器人控制系统中，主要采用三种驱动方式，分别是:液压驱动、气动驱动以及电动驱动。 液压驱动的特点为动力大、响应快、承载能力大，但工作效率较低，同时还会产生污染和高分贝的噪声。 气动驱动速度快、系统结构简单、价格低廉，但是控制系统比较复杂，控制精度较低。 电动驱动是通过电动机产生的力矩带动机器人的各部件运动，其惯量小、控制灵活，同时在控制速度和精度方面领先液压和气压方式。 综合考虑喷漆机器人喷漆时要求的高精度与高速度，机器人中选择电动驱动方式是最佳的选择。 4.3.2驱动模式选择分析 驱动执行系统可以由步进电机或者交流电机作为驱动执行元件，根据以上分析，步进电机与交流伺服电机性能特点大致如表5.1所示。 针对该喷漆机器人系统，结合相应环境进行如下分析: (1)控制精度:两相混合式步进电机的步距角一般为3. 6°或1. 8°，如果按电机旋转一圈工作台前进150mm计算，步距角为3. 6“的精度为1. 5mm，比系统要求的5mm低，故可满足系统要求。若为五相混合式步进电机，则其步距角一般为0. 72°或0. 36°，更有某些产品步距角甚至能达到0.01°级别。对于交流伺服电机，通过安装在电机轴后端的编码器形成闭环来保证精度，其脉冲当量可达到步进电机的几十至几百分之一，精度比步进电机更高上好几个数量级。 (2)低频特性:步进电机在低速运行时容易出现低频振动现象，对电机的正常运转非常不利。可以通过阻尼技术在步进电机上加装阻尼器等方式来减少该现象的发生，但这仍然会对电机的性能表现和最终寿命产生影响。对于交流伺服，具备共振抑制功能，而且系统附带频率解析功能，能检测出共振点，利于系统调整。

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