标签: 伺服驱动

有人问之前没有接触过工业机器人，现在想进入工业机器人这个行业，但是不知道应该具备哪些基础和条件?能不能学的会呢?也不知道该如何下手?具体又应该学习哪些内容?哈哈!作为初学者，出现这些问题都是比较常见的，慢慢的看完下面这篇通俗易懂的文章，我想大家的这些疑问都可以得到解决! 我们先来了解一下工业机器人的基本结构和原理，工业机器人的硬件结构简单地讲一般是由3-6台伺服驱动系统协作来完成各种各样的动作，而控制工业机器人本质上就是控制那几个电机正转、反转、转快点或者转慢点，这个我相信大家都是可以理解的。那么学过电气控制的人都明白，为了控制这几个电机按你的意思动作，自然就需要一个类似于PLC的设备作为一个控制平台，给你编写程序，一个类似于触摸屏的人机界面用来发号施令。这里的“PLC”就是机器人的集成控制器，“触摸屏”就是示教器了。 实际上，在整个工业机器人产业，机器人本体的价值大致占到了1/3，那么另外的2/3去了哪里?这2/3主要是机器人周边的集成设备和工业软件占据了。众所周知，工业机器人越来越像是一个标准件，要想把工业机器人按照现场实际灵活的运用起来，就需要周边设备和工业软件的配合参与了，工业机器人不是孤立工作的，一个机器人工作站，往往需要外围设备的配合，比如工装夹具、传送带、焊接变位机、移动导轨等等，这些角色相互之间要怎么配合，需要PLC进行协调。 而一个生产线又需要多个工业机器人工作站协作，而且生产线还包括其他相对独立的自动化设备，比如AGV小车、自动化立体仓库、喷涂设备、装配设备等等。这个时候工作站与工作站之前就需要更高一层的PLC来进行协调。举个最简单的例子，一条输送生产线，在A，B，C三个位置有三个工业机器人工作站，代表三个工位需要进行三种工艺操作，PLC首先控制传送带运动，工件到达工位A，工位A的位置传感器检测到工件到位了，发送信号给PLC，PLC接收到此输入信号，同时综合其他一些外部信号判断此时工位A的机器人可以开始工作了，则通过PLC输出发送一个信号给机器人A：丫你可以开始干活了，赶紧的。机器人A干完活后，再反馈一个完成信号给PLC：兄弟我的活干完了，你继续。PLC接受此信号后继续开动电机控制传送带把工件运到工位B，重复以上逻辑过程。 工业机器人的应用离不开PLC的参与，而且今后在工业机器人行业真正有所作为的领域是个性化的工业机器人解决方案，所以学习工业机器人技术仅仅会操作使用，那你只是一个操作技工而不是应用工程师!对于新进入或者跨行进入的工业机器人学习者，最好要有电气自动化的基础理论，如果没有电气基础那就必须从基本的电工电路以及PLC编程开始学了。

20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有： ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： A、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线与普通异步电动机的转矩特性曲线相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 B、运行范围较广 C、无自转现象 正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线） 交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。 交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

  // 软件正交编码器       sbit Coder_A  = P2^0;   // 正交编码器入口     sbit Coder_B  = P2^1;     sbit Coder_Z  = P2^2;     bool Accelerate1 = TRUE;   // TRUE   FALSE bool Accelerate2 = TRUE;   // TRUE   FALSE bool Accelerate3 = TRUE;   // TRUE   FALSE bool Accelerate4 = TRUE;   // TRUE   FALSE      void QuadratureEncoder(void) { /* ----------------------------------------------- */ if(!Coder_A == 1 Accelerate1 == TRUE) {Accelerate1 = FALSE;  if(Coder_B == 1){Coder_Value ++;} if(Coder_B == 0){Coder_Value --;} } if(Coder_A == 1)Accelerate1 = TRUE; /* ----------------------------------------------- */ if(Coder_A == 1 Accelerate2 == TRUE) {Accelerate2 = FALSE;  if(Coder_B == 0){Coder_Value ++;} if(Coder_B == 1){Coder_Value --;} } if(!Coder_A == 1)Accelerate2 = TRUE; /* ----------------------------------------------- */ if(!Coder_B == 1 Accelerate3 == TRUE) {Accelerate3 = FALSE;  if(Coder_A == 0){Coder_Value ++;} if(Coder_A == 1){Coder_Value --;} } if(Coder_B == 1)Accelerate3 = TRUE; /* ----------------------------------------------- */ if(Coder_B == 1 Accelerate4 == TRUE) {Accelerate4 = FALSE;  if(Coder_A == 1){Coder_Value ++;} if(Coder_A == 0){Coder_Value --;} } if(!Coder_B == 1)Accelerate4 = TRUE; /* ----------------------------------------------- */ if(Coder_Value 4000)Coder_Value = 1; if(Coder_Value 1)Coder_Value = 4000; /* ----------------------------------------------- */ return; }  

　　在北京丰台科技园区，一家名为清能德创电气技术(北京)有限公司的企业正在为国产机器人的核心部件伺服驱动器打上“中国智造”的烙印。而此时，距离这家企业成立只有两年半时间。 　　在运动控制、电机、伺服驱动领域已经浸yin25年的王健是这家企业的董事长，当年从清华大学毕业后，他和其它团队成员“一猛子”扎进了这个当时和现在都并不被人所熟悉的领域。 “如果把机器人比作一个人的话，伺服驱动系统就相当于这个人的关节和肌肉”。 　　在工业机器人领域，从业者们普遍认为，国内外技术差距最大的是减速器和伺服电机。北京理工大学教授高骏晓告诉记者，核心部件国内其实也能生产，就是可靠性达不到要求，故障率太高。 　　 小企业率先突破关键领域 　　王健告诉记者，目前，工业机器人减速器、控制器与软件、传感器等核心部件仍然被国外所掌握，现在国内也在努力追赶。伺服驱动是率先取得突破的领域之一。 　　突破之后，信心也就随之而来。当记者与王健电话沟通时，他正在德国参加SPS展会，将最新研发的机器人专用伺服产品带到海外买家面前展示。 　　这听起来有些“天方夜谭”，因为在中国的市场上，国外机器人占据了超过90%的市场份额。 　　目前，国内机器人产业在单体以及核心零部件上仍然落后于日、美、韩等发达国家，去年12月30日，工信部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，强调要在核心技术及零部件上实现突破。 　　在一些生产机器人的外企眼中，“中国产品的品质和性能还很不够”。虽然作为全球最大市场，中国已得到了机器人大国的称号，但是机器人产业的实力离“强国”还很遥远。 　　以机器人的另一个核心部件减速器为例，目前，国内还没有能够提供规模化且性能可靠的精密减速器生产企业；全球75%的市场被日本两家企业占据，纳博特斯克生产的RV减速器约占60%，Harmonica生产的谐波减速器约占15%。 　　“在机器人高端应用市场，接近100%都是欧美产品。我们的伺服驱动系统瞄准的就是要逐步替代国外高性能产品，打破垄断。现在国内很多机器人公司都在试用我们的产品，有些已经开始批量采购。”王健说。 　　 核心研发企业应联合生产 　　清能德创市场部经理李星霖表示，清能德创也与国内的很多机器人厂家有过沟通，国产机器人厂家目前主要的问题是成本降不下来。有两方面的原因：首先是量少，很难实现批量化生产。2013年中国共销售机器人3.7万台，中国本土机器人企业的销售量加在一块仅仅几千台；其次，机器人核心零部件多是依赖进口。包括伺服电机、减速机、控制器等，中国目前只有极少数的企业可以实现某一类的自主研发，大多数企业还是要从国外进口，这就导致了组装出来的机器人成本居高不下，甚至比国外卖的机器人都要贵。 　　一家企业说，国外6台精密减速器的总价值约为2万元左右，国内产品的成本就要9万元。核心部件全部要采购国外产品，不然可靠性不足。 　　“我们的产品价格和欧洲产品比，同等性能情况下是欧洲产品的1/3和1/2之间。这将有效拉低中国机器人公司的成本，使得核心部件不再总是受制于人。”王健告诉记者。 　　这从一个侧面或许能说明问题，当王健和他的团队拿着中国自己的高端伺服驱动器产品亮相工博会时，引起了不小的轰动。 　　一个企业的精力毕竟是有限的，马丁·路德金曾说过：“我有一个梦想。”王健也向记者道出了他的梦想，希望能把机器人的核心零部件厂商集成起来，提供完美的解决方案。