Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Передовые энергетические технологии | Обучение электриков | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Электропривод / Какие бывают приводы промышленных роботов, их достоинства и недостатки


 Школа для электрика в Telegram

Какие бывают приводы промышленных роботов, их достоинства и недостатки


Промышленные роботы используются во всех видах производства. Использование машины вместо использования человеческого труда позволяет значительно ускорить и оптимизировать заданный производственный процесс. Подвижность рабочих органов данного робота обеспечивается его приводным узлом. Для каждой степени свободы робота назначается отдельный привод для изменения координат его положения.

В зависимости от вида энергии, используемой для приведения в действие отдельных механизмов, можно выделить три основных привода, применяемых в промышленных роботах:

  • электроприводы,
  • электрогидравлические приводы,
  • пневматические приводы.

Промышленный робот

Тип используемого привода в основном обусловлен конструкцией и назначением робота. При выборе следует обращать внимание на характер и величину приводной нагрузки, кинематические параметры робота (например, скорость, точность позиционирования, ускорение), физические особенности объекта манипуляции и условия работы робота (например, взрывоопасная зона, высокая рабочая температура).

Энергетические, точные и динамические характеристики роботов во многом зависят от используемого привода, к которому предъявляются определенные требования:

  • высокая точность позиционирования рабочего органа робота,
  • хорошее качество динамических процессов,
  • работа с большими нагрузками,
  • длительная работа в стационарном состоянии рабочего органа.

Классификация приводов роботов

Электроприводы

Электроприводы являются наиболее распространенными приводами роботов. Это касается как стационарных, так и мобильных роботов.

Электроприводы характеризуются высокой общей эффективностью преобразования энергии, что обуславливает их широкое применение в робототехнике.

Среди используемых в настоящее время решений по электроприводам промышленных роботов следует отметить следующие:

  • приводы постоянного тока с коллекторными двигателями постоянного тока,
  • приводы постоянного тока с двигателями постоянного тока с высоким крутящим моментом,
  • приводы постоянного тока с бесщеточными двигателями постоянного тока,
  • приводы переменного тока с асинхронными и синхронными двигателями,
  • приводы с шаговыми двигателями.

Преимущества электроприводов:

  • низкая стоимость получаемой энергии и простота подачи энергии на двигатели,
  • неизменность рабочих параметров,
  • компактная конструкция двигателей и малые габариты органов управления,
  • тихая работа (низкий уровень шума и вибрации),
  • отсутствие загрязнения окружающей среды,
  • безопасность труда,
  • высокая скорость работы и высокая точность перемещений.

Недостатки электроприводов:

  • ограниченная долговечность щеток в коллекторах двигателей постоянного тока,
  • высокая стоимость покупки,
  • ограниченное использование во взрывоопасной среде,
  • наличие дополнительных передач между электродвигателем и исполнительным механизмом робота. 

Робот KUKA

Электрогидравлические приводы

Электрогидравлические приводы промышленных роботов в большинстве случаев работают как сервоприводы. В состав приводов входят: источник рабочей жидкости со стабилизированным давлением, система сервоклапанов и гидроприводов.

Преимущества электрогидравлических приводов:

  • высокая скорость действия,
  • использование в качестве рабочей среды практически несжимаемой жидкости, обеспечивающей высокую стабильность скорости при значительных изменениях нагрузки, высокую точность позиционирования,
  • бесступенчатое регулирование скорости выходного элемента привода,
  • очень хорошие динамические свойства,
  • малая масса на единицу мощности,
  • простота управления,
  • возможность получения малых скоростей движения привода без необходимости использования редуктора,
  • плавное движение,
  • низкая чувствительность к изменениям нагрузки и перегрузкам,
  • высокий коэффициент усиления мощности (более 1000),
  • высокая производительность при различных методах управления,
  • высокая износостойкость (элементы привода смазываются рабочей средой),
  • большой опыт в конструировании и эксплуатации электрогидравлических приводов во многих областях техники,
  • большой выбор типовых промышленных гидравлических компонентов.

Недостатки электрогидравлических приводов:

  • необходимость использования специальных энергосистем (гидравлических силовых агрегатов),
  • более высокая стоимость энергии, чем в случае с электроприводами,
  • шумная работа, особенно при высоких скоростях вращения и давлениях,
  • чувствительность к загрязнению рабочей среды,
  • возможность утечек рабочей жидкости, ограничивающих их использование в некоторых производственных процессах,
  • невозможность использования роботов в условиях пожаро- или взрывоопасной среды, ограниченный срок службы рабочей жидкости (периодически необходима замена рабочей жидкости),
  • ограниченный диапазон рабочих температур рабочей жидкости (не более 150 оC),
  • высокая стоимость комплектующих привода по сравнению с электрическим и пневматическим приводом.

Пневматическиq привод робота

Пневматические приводы

Промышленные роботы с пневматическим приводом характеризуются относительно небольшой грузоподъемностью.

Основным рабочим фактором является сжатый воздух, который отвечает, например, за для передачи энергии и сигналов управления. Исполнительным элементом обычно является пневмопривод, крайние положения рычага которого задаются отбойниками и ограничителями.

Система пневмопривода разделена на несколько блоков:

  • блок подготовки рабочей среды (сжатый воздух),
  • блок управления потоком сжатого воздуха (клапаны, разделяющие электромагнитное управление),
  • блок исполнительных механизмов (пневмоприводы)

Преимущества пневматических приводов:

  • простая и надежная конструкция,
  • высокая скорость выходного звена привода (при линейных перемещениях до 1 м/с, частоте вращения до 60 об/мин),
  • возможность использования сжатого воздуха от пневматической сети предприятия,
  • простое управление последовательностью (позиционирование осуществляется с помощью упоров),
  • возможность работы в агрессивной и пожароопасной среде,
  • высокий КПД (до 0,8),
  • низкое отношение веса привода к получаемой мощности,
  • низкая стоимость привода и эксплуатации,
  • устойчивость к перегрузкам и вибрации.

Недостатки пневматических приводов:

  • нестабильность скорости выходного узла привода при изменении нагрузки, вызванная сжимаемостью рабочей среды,
  • ограниченное количество точек позиционирования (обычно две точки) в приводах с циклическим управлением (увеличение количества точек позиционирования требует использования дополнительных устройств позиционирования),
  • необходимость торможения выходного узла привода на конечной фазе его движения,
  • громкая работа привода.

В настоящее время большинство роботов оснащены электроприводами и лишь некоторые роботы используют только пневматический или гидравлический привод.

Наиболее распространена комбинация двух типов дисков. Примером может служить использование электроприводов для основных движений манипуляторов робота и одновременно пневмопривода для выполнения задач захвата.

В зависимости от назначения и места работы робота выбирают его приводные агрегаты.

Смотрите также: Современные бесколлекторные (бесщеточные) двигатели постоянного тока

Андрей Повный

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика