控制器
控制器主要负责发布和传递运动指令,控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序和运动时间。
该控制器分为硬件结构和软件结构。在硬件方面,市场开发了基于多cpu的分级控制系统。以一个典型的DSP控制器为例,控制器采用模块化结构,以工业PC机为系统的硬件平台,并实现与多个自由度机器人的控制通过DSP控制卡,这提高了机器人控制器的运动控制性能。
2. 伺服电机
工业机器人伺服系统由伺服电机、伺服驱动器和伺服编码器组成。工业机器人的每个关节都需要一个伺服电机来控制速度和转矩的控制,以及快速稳定的位置控制。
伺服驱动器通过速度环、位置环和电流环分别控制伺服电机的速度、位置和转矩,实现高精度传动系统的定位。伺服编码器是安装在伺服电机末端的传感器,用于测量角度和速度。编码器作为伺服系统的信号反馈装置,在很大程度上决定了伺服系统的精度。伺服电机作为执行机构,将伺服控制器的脉冲信号转换为电机的角位移和角速度。它主要由一个定子和一个转子组成。定子有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组。它的转子内部是一个永磁体或感应线圈。转子在励磁线圈产生的磁场作用下产生旋转磁场。
伺服电机广泛应用于各种高端机械设备中,只有9%的行业用于机器人。因此,很多机器人伺服电机厂家都是其他领域的原装伺服电机厂家。但是由于机器人的特殊性,伺服电机的响应速度快,启动力矩大,速度范围广。为了适应机器人,重量更轻。
目前,日本、欧美伺服电机市场占有率达80%。
3.减速机
减速器安装在机器人的关节上,控制机器人的运动,传递更多的扭矩。减速器主要分为RV减速器和谐波减速器。RV减速器主要用于大负荷节点,谐波减速器主要配置在低负荷节点。工业机器人通常配备有多重减速装置。在减速器三大工业机器人零部件的技术难度上,行业处于高度垄断地位。
RV减速器需要承受较大的载荷才能保证较高的精度,因此其技术难点主要集中在工业和装配方面:一是精密加工和装配技术。RV减速器的减速率相对较高,对特殊零件和紧固件的装配工艺要求较高。二是材料成型技术。RV减速齿轮应具有耐磨性和高刚性,使其难以控制材料的化学元素和热处理。
谐波减速器主要由波发生器、柔性轮和刚性轮组成。其工作原理是柔性轮通过波发生器产生可控的弹性变形,并且柔性轮的齿轮位置比钢轮小N。因此,当波浪发生器旋转一次时,柔性轮移动N个齿轮位置,产生所谓的错齿运动,从而实现了主动波发生器与柔性轮之间的运动传递。谐波减速器是由柔性轮的弹性变形驱动的。缺点是弹性变形的返回范围大,不可避免的会影响机器人抗冲击的动态特性。
变速箱的主要供应商是日本的nabog和hamerco,在全球市场上占有75%的份额。nabog在日本有着广泛的产品和应用。安川的机器人制造商的减速机来自nabo和hamerco。
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