机器人关节驱动电动机是什么?
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发布时间：2022-12-07 03:56
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热心网友
时间：2023-05-15 00:09
机器人每个关节处的电机都是用于驱动运动，为机器人的手臂提供了准确的角度。构建机器人的电机可以有很多不同类型，事实上，机器人中的电机选择是构建机器人的一个重要方面。机器人中常用的电机类型有伺服电机、直流电机、步进电机、交流电机等。下面将先来了解一下机器人对电机的使用要求，再来简单介绍一下机器人常用的电机类型。
机器人对电机的使用要求
1、良好的响应性能：应该要缩短电机从接收指令信号到完成指令所需的工作时间。电机伺服系统对指令信号的响应时间越短，其灵敏度就越高，快速响应性能也就越好。通常会用电机的机电时间常数来表示电机的快速响应性能。
2、启动转矩惯量比大：启动转矩是在启动时产生的一个比额定转矩大1.7到2.2倍的转矩，可以解决转子的静摩擦力和电机驱动负载时所产生的阻力。而转动惯量指的是刚体围绕轴旋转时的惯性量，主要决定了电机的机械响应速度。在驱动负载的状态下，机器人的电机的启动转矩要大，而转动惯量要小。
3、能实现控制性能的连续性和直线性：由于控制信号的变化，电机的旋转速度可以连续性发生变化，有的时候还需要旋转速度与控制信号成正比或者类似于成正比。
4、速度范围广、经得起恶劣的运行条件：对于机器人来说，电机的速度范围要在1:1000到10000之间。要经得起恶劣的运行条件，可以进行比较频繁的正反转和加减速操作，并且可以在较短的时间内承受过载。
机器人常用的电机类型
1、伺服电机：伺服电机是在机器人中用来控制角度、线速度以及位置的另一个重要部件。微控制器发出的电信号决定了运动量，从而决定了伺服轴所需要的位置。伺服电机的位置通常由PWM信号来进行控制。伺服电机接收来自微控制器的PWM信号。伺服电机虽然是一种高速电机，但也会有一些缺点，那便是成本高且不能准确地进行控制旋转。
2、直流电机：直流电机是依靠直流电力进行运行的电机。它的工作原理是将一个载流导体放置在磁场中，受到的力使其相对于初始位置进行旋转。实际上，直流电机是由提供磁通的励磁绕组和充当导体的电枢所组成，一般可分为有刷直流电机和无刷直流电机，有刷直流电机是当前比较常用的电机，因为它们易于小型化，并且提供了良好的旋转控制和高效率。另一方面，无刷直流电机具有维护方便、使用寿命长以及噪音低等优点，但它们要比有刷直流电机更加昂贵。
3、步进电机：步进电机是所有电机中较为复杂的一种电机。简而言之，电机是以度数为增量旋转，并且是由脉冲控制的，根据制造商或者型号的不同，每个步骤的确切转弯度数也会有所不同。步进电机主要有双极和单极这两种类型，双极型是有两个线圈的电机，而单极型是两个带有中心抽头线圈的电机。与直流电机不同，步进电机的转矩是随速度而降低的。
4、交流电机：交流电机是由交流电流驱动的，当线圈在磁铁两极之间旋转时，它会断开磁力线，产生交流电流，交流电流可以通过导线进行长时间的传输。交流电机又可分为异步和同步这两种类型，异步型基本上是由绕线定子和转子组成，电源连接到电线，电流在线圈中感应到电磁场，足够强的电磁场为转子运动提供了动力。同步型是一种与交流线路频率同步运行的恒速电机，通常被用于需要准确恒速的地方。
浏览以上文章可以了解到机器人通常会使用伺服电机、直流电机、步进电机、交流电机等来进行驱动运动，其中的直流电机、交流电机基本都采用了位置闭环控制，一般用于高精度、高速的机器人驱动系统，步进电机大多数用于对精度和速度要求不高的小型机器人的开环系统
热心网友
时间：2023-05-15 00:10
（1）步进电动机 经常应用于开环控制系统，特点为具有较大的低速转矩，可不配减速器，直接驱动。主要分为三类：
1）永磁式步进电动机：转子由磁性材料制成，具有低力矩、低速度、低成本的特点，一般用于计算机外围设备（打印机、光驱等。）
2）变磁阻式步进电动机：没有磁性材料，不通电时，没有保持力矩，也称感应式步进电动机。
3）混合式步进电动机：上述两种步进电动机的结合。是目前应用越来越广的一种电动机。
步进电动机驱动多为开环控制，控制简单但功率不大，有较好的制动效果，但在速度很低或大负载情况下，可能产生丢步现象，多用于低精度、小功率机器人系统。
（2）直流伺服电动机 该类电动机在20世纪80年代中期以前被广泛使用，优点是易于控制，缺点是需要定期维护，速度不能太高，功率不能太大。
（3）交流伺服电动机 转子是永磁的，线圈绕在定子上，没有电刷。线圈中通交变电流。转子上装有码盘传感器。检测转子所处的位置，根据转子的位置，控制通电方向。
由于线圈绕在定子上，可以通过外壳散热，可做成大功率电动机。由于没有电刷，可以免维护。目前，该类电动机是机器人上应用最多的电动机。交流伺服电动机结构有以下几点优势：
1）实现了位置、速度和力矩的闭环控制，客服了步进电动机失步的问题。
2）高速性能好，一般额定转速能达到2000~3000r/min。
3）抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用。
4）低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电动机的步进运行现象。
5）电动机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内。
6）发热和噪声明显降低。
