工业机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种,以下是各驱动方式的特点:
液压驱动
优点:
功率大:液压容易达到较高的单位面积压力,在相同体积下能提供较大的推力或转矩,可应用于承载能力大、惯量大的机器人。
响应快:液压系统的响应速度快,能够快速实现机器人的动作,满足高速运动的需求。
精度高:伺服驱动具有较高的精度,可实现精确的位置控制和运动轨迹控制。
工作平稳可靠:液压系统介质的可压缩性小,工作平稳性好,能够保证机器人运动的平稳性和可靠性。
防锈性和自润滑性能:液压系统采用油液作介质,具有防锈性和自润滑性能,可以提高机械效率,延长使用寿命。
缺点:
维护麻烦:液压油容易漏液,需要定期检查和维护,防止液压油泄漏对环境造成污染和影响机器人的正常运行。
温度敏感:油液的粘度随温度变化而变化,高温容易引起燃烧、爆炸等危险,对工作环境的温度有一定要求。
能量转换效率低:液压系统需进行能量转换(电能转换成液压能),速度控制多数情况下采用节流调速,效率比电动驱动系统低。
造价较高:液压元件对精度和质量要求高,造价也相对较高。
供油系统复杂:需要相应的供油系统,尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置,否则会引起故障。
气压驱动
优点:
速度快:压缩空气粘度小,容易达到高速,能够满足机器人快速动作的要求。
系统结构简单:与液压驱动相比,气压驱动的能源、结构都比较简单,不需要复杂的供油系统和液压元件。
维修方便:气动元件工作压力低,制造要求也比液压元件低,维修起来相对容易,成本也较低。
价格低廉:整体系统的成本相对较低,适合在一些对成本敏感的应用场合使用。
环境适应性好:空气介质对环境无污染,使用安全,可直接应用于高温作业,在恶劣环境下也能正常工作。
缺点:
功率较小:同体积条件下,气压驱动的功率相对较小,难以满足大功率的驱动需求,一般适用于中、小负荷的机器人。
速度控制困难:空气压缩性大,工作平稳性差,速度控制较难,要达到准确的位置控制很困难。
噪声较大:排气时会造成噪声污染,在对噪声要求较高的环境中使用可能会受到限制。
除水问题:压缩空气的除水问题很重要,处理不当会使钢类零件生锈,导致机器人失灵。
电气驱动
优点:
能源简单:所用能源为电能,获取方便,易于控制,且无环境污染。
效率高:电机的驱动效率高,能够将电能有效地转化为机械能,降低了能源消耗。
速度和位置精度高:通过精确的控制算法和反馈系统,可以实现高精度的速度和位置控制,满足机器人对运动精度的要求。
控制灵活:可以方便地实现正反转、调速等控制功能,能够根据不同的工作需求灵活调整机器人的运动状态。
噪声低:运行过程中产生的噪声相对较低,对工作环境的影响较小。
应用广泛:适用于各种类型的工业机器人,是目前最常用的驱动方式之一。
缺点:
部分电机有局限性:例如直流有刷电机不能直接用于要求防爆的环境中,存在一定的安全隐患;而且其成本相对较高,维护也较为复杂。