来源：bsport体育注册 作者：bsport体育登录|发布时间：2024-12-24 12:26:51
工业机器人有4大组成部分，分别为本体、伺服、减速器和。而其中，工业机器人电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制，即电流环、速度环和位置环。一般情况下，对于交流伺服驱动器，可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。
伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
伺服系统是以变频技术为基础发展起来的产品，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。伺服系统除了可以进行速度与转矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。 广义的伺服系统是精确地跟踪或复现某个给定过程的控制系统，也可称作随动系统。 狹义伺服系统又称位置随动系统，其被控制量（输出量）是负载机械空间位置的线位移或角位移，当位置给定量（输入量）作任意变化时，系统的主要任务是使输出量快速而准确地复现给定量的变化。
机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。
通常是计算机或PID（比例、积分和微分）控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。
执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。
检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。
伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置。伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重要组成，具有以下特点：
（1）电气式执行元件 电气执行元件包括直流(DC)伺服电机、交流（AC）伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态性能好，适合于频繁使用，便于维修等。
（2）液压式执行元件 液压式执行元件主要包括往复运动油缸、回转油缸、等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点。
（3）气压式执行元件 气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。 三种类型的区别
操作简便；编程容易；能实现定位伺服控制；响应快、易与计算机（CPU）连接；体积小、动力大、无污染。
控制用电机是电气伺服控制系统的动力部件。它是将电能转换为机械能的一种能量转换装置。机电一体化产品中常用的控制用电机是指能提供正确运动或较复杂动作的伺服电机。 控制用电机有回转和直线驱动电机，通过电压、电流、频率(包括指令脉冲)等控制，实现定速、变速驱动或反复启动、停止的增量驱动以及复杂的驱动，而驱动精度随驱动对象的不同而不同。 （1）伺服驱动电机一般是指：步进电机（Stepping Motor）、直流伺服电机(DC Servo Motor)、交流伺服电机(AC Servo Motor)
（2）常用伺服控制电动机的控制方式主要有：开环控制、半闭环控制、闭环控制三种。 闭环系统的驱动系统具有位置(或速度)反馈环节；开环系统没有位置与速度反馈环节。 a、开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。
无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。 这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。 b、半闭环数控系统 半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。
半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。 半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。 c、全闭环数控系统 全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。
从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置控制精度。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。 该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。
通常情况下，我们所说的机器人伺服系统是指应用于多轴运动控制的精密伺服系统。一个多轴运动控制系统是由高阶运动与低阶伺服驱动器所组成，运动负责运动控制命令译码、各个位置控制轴彼此间的相对运动、加减速轮廓控制等等，其主要作用在于降低整体系统运动控制的路径误差;伺服驱动器负责伺服电机的位置控制，其主要作用在于降低伺服轴的追随误差。 机器人的伺服系统由伺服电机、伺服驱动器、指令机构三大部分构成，伺服电机是执行机构，就是靠它来实现运动的，伺服驱动器是伺服电机的功率电源，指令机构是发脉冲或者给速度用于配合伺服驱动器正常工作的。
机器人对伺服电机的要求比两个部分都高。首先要求伺服电机具有快速响应性。电机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电机的机电时间常数的大小来说明伺服电机快速响应的性能。其次，伺服电机的起动转矩惯量比要大。在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转矩大，转动惯量小。最后，伺服电机要具有控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 当然，为了配合机器人的体形，伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短。还要经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受数倍过载。 伺服驱动器是可利用各种电机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构，具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点，在机器人中应用比较广泛。
伦茨（德国） 伦茨（lenze）是世界上著名的机电传动产品制造商，主要产品有直流调速装置、交流变频器、交流伺服、各类电动机、小型传动转置、减速箱、变速器、制动器、离合器等。该公司现役的产品MCM同步伺服电机主打机器人市场，结构紧凑、负载与电机惯量比佳、外壳平滑、简单易用，适合包装、搬运等应用场景。
博世力士乐（BoschRexroth）作为德国博世集团的全资子公司．是全球工业技术市场的领先供应商，在传动和控制领域声誉卓著。该公司旗下产品种类繁多，主要集中在高质量电控、液压、气动、机电一体化元件和系统等领域。
路斯特（德国） 路斯特（lust）隶属于柯尔柏集团，专注于向机器人/机床制造业提供通用型、可编程型及多轴运动控制型伺服驱动产品及相关解决方案的生产和贸易性企业。标准产品谱宽，涵盖通用型、可编程型、多轴运动控制型，它们被广泛的应用于各类产业机械和机床。
倍福（德国） 倍福（Beckhoff）基于PC的自动化新技术作为发展理念，所生产的工业PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统，可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。
西门子（德国） 西门子是世界上最大的电气和电子公司之一，历经150年来常盛不衰，公司的业务主要集中于6大领域：信息和通讯、自动化和控制、电力、交通、医疗系统和照明。西门子的伺服电机种类丰富、结构紧凑，可实现卓越的动态特性和运行效率，性能等级全，安装规格多样。 欧系伺服特点是过载能力高，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，包括现场总线、工业以太网甚至无线网络技术。但价格昂贵，体积重量大。（目前的高速伺服总线虽大多为开放标准，但技术都被国际化大公司所掌控。尤其是基于工业以太网技术，如EtherCAT、 Profinet、EtherNet/IP、SERCOS III等，在提升工业机器人专用交流伺服系统的高性能方面起到了举足轻重的作用。德国公司Beckhoff推出的EtherCAT近年来发展势头迅猛，成为大多数高性能驱动系统首选的网络标准，安川、伦茨等国外伺服厂商已将EtherCAT 总线，作为下一代产品的总线标准。）
松下（日本） 松下是一家大型跨国企业，经营产品涉及家电、数码视听电子、办公产品、航空等诸多领域。松下旗下的松下电机主营电气机电类服务，该公司推出的小型交流伺服电动机和驱动器颇受市场欢迎，其中大惯量系列适用于数控机床，中惯量系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）。
安川（日本） 安川电机是世界一流的传动产品制造商，也是日本第一个做伺服电机的公司，其产品以稳定快速著称，性价比高，是全球销售量最大，使用行业最多的伺服品牌。从一般工业用机械到半导体、电子零部件制造设备，安川都能提供适合于各种用途的最匹配的伺服、产品。
三菱（日本） 三菱不是一家独立的公司，而是由众多的独立公司组成的团体，该公司涉足采矿、造船、银行、保险、仓储、贸易、纸、钢铁、玻璃、电气设备、飞机、石油和房地产等诸多领域，是日本的工业巨头。三菱电机一直致力于提高产品性。
