機器人上應用三菱伺服電機和驅動器控制系統技術總結

機器人是一類用于接受人類的命令完成相應的動作，也可以預計設程序來完成相應的任務，且具有可編程能力的機器裝置。但是在生活中，機器人并不像電影里表現的那樣無所不能、和人類相似的地步。在目前科技發展的水平，即使機器人有人類的外形，但是其人工智能水平遠遠在人類之下，而且大多數的機器人并不具有人類的外形。一般來說，機器人能夠增加生產效率、提高產品質量的和改善人類生活的方便程度。所以，機器人是一個協助或取代人類工作的的機械裝置。

現在的用于工業的機器人起源于數控機床和遙操作控制器。操作控制器是一類允許操作者在一定距離內執行某一操作的設備。它是在二戰期間為處理放射

性物質而研發的。操作人員和需要處理的放射性物質被一堵混泥土墻隔開，在墻上有幾個可供觀測的小孔孔。此時，遙操作控制器代替人的手，其里面裝有一對

夾子，是從動件：遙操作控制器外面裝有兩個手柄，是主動件。夾子和手柄是由自由度機械裝置連接在一起，為主動件和從動件提供任意位置的運動。在1947

年，第一臺伺服電機驅動的遙操作控制器研發完成。

一．工業機器人應用中伺服電機的“慣量匹配”如何確定？
傳動慣量對伺服系統的精度，穩定性，動態響應都有影響。慣量大，系統的機械常數大，響應慢，會使系統的固有頻率下降，容易產生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應速度，慣量的適當增大只有在改善低速爬行時有利，因此，機械設計時在不影響系統剛度的條件下，應盡量減小慣量。
衡量機械系統的動態特性時，慣量越小，系統的動態特性反應越好；慣量越大，馬達的負載也就越大，越難控制，但機械系統的慣量需和馬達慣量相匹配才行。不同的機構，對慣量匹配原則有不同的選擇，且有不同的作用表現。不同的機構動作及加工質量要求對JL與JM大小關系有不同的要求，但大多要求JL與JM的比值小于十以內。一句話，慣性匹配的確定需要根據機械的工藝特點及加工質量要求來確定。對于基礎金屬切削機床，對于伺服電機來說，一般負載慣量建議應小于電機慣量的5倍。
慣量匹配對于電機選型很重要的，同樣功率的電機，有些品牌有分輕慣量，中慣量，或大慣量。其實負載慣量最好還是用公式計算出來。常見的形體慣量計算公式在以前學的書里都有現成的（可以去查機械設計手冊）。我們曾經做過一試驗，在一伺服電機的軸伸，加一大的慣量盤準備用來做測試，結果是：伺服電機低速時停不住，搖頭擺尾，不停地振蕩怎么也停不下來。后來改為：在兩個伺服電機的軸伸對接加裝聯軸器，對其中一個伺服電機通電，作為動力即主動，另一個伺服電機作為從動，即做為一個小負載。原來那個搖頭擺尾的伺服電機，啟動、運動、停止，運轉一切正常！

二．伺服電機選型

在選擇好機械傳動方案以后，就必須對伺服電機的型號和大小進行選擇和確認。

（1）選型條件：一般情況下，選擇伺服電機需滿足下列情況：

1.馬達最大轉速＞系統所需之最高移動轉速。

2.馬達的轉子慣量與負載慣量相匹配。

3連續負載工作扭力≤馬達額定扭力

4.馬達最大輸出扭力＞系統所需最大扭力（加速時扭力）

（2）選型計算：

1. 慣量匹配計算（JL/JM）

2. 回轉速度計算（負載端轉速，馬達端轉速）

3. 負載扭矩計算（連續負載工作扭矩，加速時扭矩）

伺服系統在機械生產中使用范圍最為廣泛，各類機床運動部件的位置、運動軌跡、速度控制等，均為依靠伺服系統實現的；系統不僅能實現直線與轉動運動控制，還能利用多套伺服系統的協同合作，執行復雜的三維的運動控制，如仿型機床的控制、機器人手臂關節的運動控制等；可以完成的高精度，高速的運動控制，遠非一般人工操作所能達到的

在運輸行業中，電氣機床的自動調速、高處建筑中電梯的升降控制、船舶的

自動操舵、飛機的自動駕駛等，都有各種伺服洗為之效力

在軍事上，伺服系統用得更為普及，如雷達天線的自動瞄準跟蹤控制，高射

炮、戰術導彈發射架的瞄準運動控制、坦克炮塔的防搖穩定控制、魚雷的自動控制等。

在機器人領域，伺服系統得到大量應用

工業機器人擁有多個自由度，每臺工業機器人的手臂和電機數量在

10臺以上。國際上工業機器人采用的伺服系統屬于專用系統，其特點是多軸合一、模塊化、特殊的散熱結構、特殊的控制方式。

結束語：

實現更加智能化的多軸控制結構?！洕?、更緊湊～配備高性能，高精度的絕對值編碼器。在多軸構中（最多32軸），各軸間的電力的再生和消費可以相互融通，實現節能驅動和減少再生的處理。