移動機(jī)器(qì)人(rén)該如(rú)何選擇φ♦> 合适的(de)驅動電(diàn)機(jī)？
日(rì)期：2023-05-10
在移動機(jī)器(qì)人(rén)中，驅動電(diàn)機(jī)的(de ∞©)功能(néng)是(shì)在控制(zhì)信号（如(☆£↓rú)電(diàn)壓、電(diàn)流、脈沖等）的(de)作(zuò)用(y≤££¶òng)下(xià)将電(diàn)能(néng)變 →>換成電(diàn)機(jī)轉軸的(de)角位移、角速度或扭矩進行(xín<✔ ♦g)機(jī)械能(néng)的(de)輸出。驅動電☆∑₩(diàn)機(jī)的(de)結構一(yī)般包括：機(jī)座、∏<外(wài)殼、前後端蓋、定子(zǐ)組件(jiàn)、轉子(zǐ)組件(jiàn)δ•、鐵(tiě)芯、絕緣繞組、電(diàn)機(jī)轉軸、軸承、換 '向器(qì)、編碼器(qì)、抱閘裝置等。移動機(jī)器(qì)人(→α₽↕rén)常用(yòng)的(de)驅動電(diàn)機(jī)主要(yào)有(yǒu)：直流伺服♦±電(diàn)機(jī)、交流伺服電(diàn)機(jī•↕✘)、步進電(diàn)機(jī)。下(xià)面，為(w≈±'èi)大(dà)家(jiā)逐一(yī)詳細介紹：
一(yī)、直流伺服電(diàn)機(jī)
直流伺服電(diàn)機(jī)采用(yòng)直流電(diàn)€×λβ源供電(diàn)，包括：普通(tōng)直流伺服電(♣ diàn)機(jī)、盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)、空(kōng)心杯✘∑電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)、無槽電(diàn)樞直流伺服電♣♦₩☆(diàn)機(jī)、直流力矩電(diàn)機(jī)等。
直流伺服電(diàn)機(jī)的(de)基本工(gōng)作(zuò)原≤∑Ω理(lǐ)與普通(tōng)直流電(diàn)機(jī∏λ♦)完全相(xiàng)同，即通(tōng)過電(diàn)樞電(dià☆'n)流和(hé)氣隙磁通(tōng)量的(de)作(zuò)用Ω♣(yòng)産生(shēng)電(diàn)磁轉矩，從(cΩ↕∞óng)而使直流伺服電(diàn)機(jī)定子(zǐ)旋轉。直流伺服電(diàn)機(jφ♣ī)通(tōng)常采用(yòng)電(diàn)樞控制(zhì)方法，即在保持勵磁電(©δ↓diàn)壓不(bù)變的(de)情況下(xià)，通(tōng)過改✘♠變電(diàn)樞電(diàn)壓來(lái)調節速度：電(d♥≤£÷iàn)樞電(diàn)壓越小(xiǎo)，轉速越低(dī)；電(diàn)樞電(diàn)壓為≠£(wèi)零時(shí)，電(diàn)動機(jī)停止。
移動機(jī)器(qì)人(rén)一(yī)般自(zì)身(shēn)攜§±λ∑帶電(diàn)池，因此采用(yòng)的(de)驅動電(diàn)機(jī)也♥ε≥ (yě)以直流伺服電(diàn)機(jī)為(wèi)主。當直流伺服電(diàn)機(jī€✘≈δ)的(de)電(diàn)壓與電(diàn)池電(diàn)壓不(bù)一(yī)緻時(shí ♣)，需要(yào)借助電(diàn)源轉換模塊（DC↑♥₩δ-DC）實現(xiàn)二者之間(jiān)的(de)适配。'÷
1.普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)
普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)的(de)定子(♣€✔Ωzǐ)為(wèi)電(diàn)磁式或永磁式，轉子(zǐ)由帶槽的(de)鐵(tiě)♥×心和(hé)嵌放(fàng)于槽中的(de)電(diàn)樞繞組構↕∞§<成。普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)具有(yǒu)較強的(de)負載能(nén£δ€ g)力，較大(dà)的(de)堵轉轉矩，但(dàn)由于轉子(zǐ)結構複雜(zá)、體(׶tǐ)積較大(dà)，使得(de)該電(diàn)動機(jī)的(de)機(jī♦λ)械慣性較大(dà)，低(dī)速時(shí)運行(xíng)平穩性較差ε₩≤，控制(zhì)死區(qū)較大(dà)。
2.盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)的(de>✘>€)定子(zǐ)為(wèi)永磁式，轉子(zǐ)為(wèi)一(yī)圓盤結構♠₽，電(diàn)樞有(yǒu)線繞式（線繞盤式）和(hé)印刷電(diàn)路(lù)∑α式（印刷盤式）之分(fēn)。該電(diàn)動機(jī)結構簡單、體(tǐ)積小(x®✔iǎo)、轉子(zǐ)重量輕，轉子(zǐ)的(de)機(jī)械慣性小(xiǎo)，但(dβ≈§àn)堵轉轉矩小(xiǎo)。線繞盤式電(diàn)動機(jΩ♣>ī)容量可(kě)達數(shù)千瓦，印刷盤式的(de)容量小(xiǎo)αΩ一(yī)些(xiē)。
3.空(kōng)心杯電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
空(kōng)心杯電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī× )的(de)定子(zǐ)為(wèi)永磁式，轉子(zǐ)以一≠✘δ(yī)空(kōng)心杯構體(tǐ)為(wèi)骨架₽λ，其杯壁上(shàng)放(fàng)置（或印制(zhì)¶ε）電(diàn)樞繞組。其電(diàn)樞繞組可(kě)以是(shì)§≤φ$繞線式繞組也(yě)可(kě)以是(shì)印刷式繞組。這(zhè)種伺服電(diε↓←àn)機(jī)以機(jī)械慣性極小(xiǎo)著稱，控制(zhì)靈敏度高(gāoφσ )，幾乎無控制(zhì)死區(qū)，其體(tǐ)積可(kě)做(zuò)得(↕≈©de)非常小(xiǎo)且重量輕。但(dàn)堵轉轉矩較小(xiǎo)，目前它α®©✘的(de)容量還(hái)不(bù)能(néng)做α♠₩(zuò)得(de)很(hěn)大(dà)，是(shì)一(yī)種微(wēi)型伺≠₹β服電(diàn)機(jī)。
4.無槽電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
無槽電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)與普通(tōng)直流伺服電(diàn)機λ•←(jī)的(de)唯一(yī)區(qū)别是(shì)它的(de)轉子(zǐ)鐵(tiě)心不£ (bù)開(kāi)槽，電(diàn)樞繞組固定膠粘貼在電(diàn)樞表 δ面。這(zhè)種伺服電(diàn)機(jī)具有(yǒu)較大(dà)的(de↕φ<)負載能(néng)力，較大(dà)的(de)堵轉轉矩，電(diàn)動γ±↓機(jī)容量可(kě)以做(zuò)的(de)較大(dà)，低(dī)速平穩性好(hβ ǎo)。
5.直流力矩電(diàn)機(jī)
直流力矩電(diàn)動機(jī)是(shì)一(yī)種低(dī)≤εδ速、大(dà)力矩電(diàn)機(jī)，它能(néng)在不(bù)需要(yào)中間$£σ(jiān)減速機(jī)構的(de)情況下(xià)直接拖動負載實現(xiàn)低(dī)速大↓≥×≠(dà)力矩的(de)平穩運行(xíng)，甚至可(kě)以<Ω↓£工(gōng)作(zuò)在堵轉情況下(xià)且無爬行(xín✔×★g)現(xiàn)象，又(yòu)具有(yǒu)很(h✘↕ěn)高(gāo)的(de)穩速精度。因此，特别适用(yò✘<↓ng)于那(nà)些(xiē)較低(dī)速度且又(yòu)有(yǒu)πβ相(xiàng)當負載能(néng)力要(yào)求的(de)場(cγ→÷hǎng)合。直流力矩電(diàn)動機(jī)在結™∏≥構上(shàng)和(hé)普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(♦α' jī)相(xiàng)同，但(dàn)它的(de)定子(zǐ)主磁極數£> (shù)較多(duō)，通(tōng)常做(zuò)成扁平結構。下(π xià)圖為(wèi)某型四足機(jī)器(qì)人(rén)關節所用(yòng)的(dλ>•e)一(yī)種直流力矩電(diàn)機(jī)。
二、交流伺服電(diàn)機(jī)
交流伺服電(diàn)機(jī)采用(yòng)交流電(diàn)源供電(↑↓diàn)，包括：同步型交流伺服電(diàn)機(jī)、異步型交流伺服電(diàn)機(jī)↕λγ≥。
交流伺服電(diàn)機(jī)在結構上(shàng)類似于單相≤•(xiàng)異步電(diàn)動機(jī)，它的(de)定子(zǐ)鐵(tiě)芯中安放(fà>®×ng)著(zhe)空(kōng)間(jiān)相(xiàng)差90°電(d €iàn)角度的(de)兩相(xiàng)繞組，一(yī)相(xiàng)稱λ♦→為(wèi)勵磁繞組，一(yī)相(xiàng)稱為(wèi)控制(zhì)¥±↕繞組。電(diàn)動機(jī)工(gōng)作(zuò)時(shí)，勵磁×∏÷繞組接單相(xiàng)交流電(diàn)壓，控制(≤α>zhì)繞組接控制(zhì)信号電(diàn)壓，要(yào)求兩相(xiàng)電(diàα←∞n)壓同頻(pín)率。交流伺服電(diàn)機(jī)的(de)轉'≥↑₹子(zǐ)有(yǒu)兩種結構形式：籠型轉子(zǐ)和(hé)空(kōng)心杯形轉子(zǐ)。¶交流伺服電(diàn)機(jī)應用(yòng)于工(¶ ♦&gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)上(shàng)比較常見(jiàn)，應<↑≈用(yòng)在移動機(jī)器(qì)人(rén)上(shàng)的(de)情況相(xià'ε₩ng)對(duì)較少(shǎo)。
1.異步型交流伺服電(diàn)機(jī)
異步型交流伺服電(diàn)機(jī)指的(de)是(shì)交&©₩流感應電(diàn)機(jī)，它有(yǒu)三相(x∞iàng)和(hé)單相(xiàng)之分(fēn)，也(yě)分(fēn)為(wèi)鼠籠式™→和(hé)線繞式，通(tōng)常多(duō)用(yòng ♣♦)鼠籠式三相(xiàng)感應電(diàn)動機(jī)α>。其結構簡單，與同容量的(de)直流電(diàn)動機(jī)相(xiàng)比，質量輕1/2，價↔♣格僅為(wèi)直流電(diàn)動機(jī)的(de₽♦δ)1/3。缺點是(shì)不(bù)能(néng)實現(xià₩&≈ n)範圍很(hěn)廣的(de)平滑調速。
2.同步型交流伺服電(diàn)機(jī)
同步型交流伺服電(diàn)機(jī)的(de)定子(z×βǐ)與異步型電(diàn)機(jī)一(yī)樣，都(dōu)是(shì)在定子(zǐ)上(sh✘<¥àng)裝有(yǒu)對(duì)稱三相(xiàng)繞組。而轉子(z™λǐ)卻不(bù)同，按不(bù)同的(de)轉子(zǐ)結構又(y ↓σ₽òu)分(fēn)電(diàn)磁式及非電(diàn)磁式兩大(dà)類←™¶。非電(diàn)磁式又(yòu)分(fēn)為(wèi)磁滞式、永磁式和(hé)反應式多 §☆(duō)種。磁滞式和(hé)反應式同步電(diàn)機(jī)存在效率低(dī)、功率因數(s↕♦ hù)較差、制(zhì)造容量不(bù)大(dà)等缺點。永磁式優ελ點是(shì)結構簡單、運行(xíng)可(kě)靠、效率較高(gāo)，缺點是(shì)體(t™>Ω♣ǐ)積大(dà)、啓動特性欠佳。
三、步進電(diàn)機(jī)
步進電(diàn)機(jī)是(shì)一(yī)種将電(diàn)脈沖信号轉φ±∑Ω換成相(xiàng)應角位移或線位移的(de)電(dià€±λn)動機(jī)。其結構形式和(hé)分(fēn)類方法較多(duō)，一(yīπ ≠)般按勵磁方式分(fēn)為(wèi)磁阻式、永磁式和(hé)混磁式三種®$；按相(xiàng)數(shù)可(kě)分(fēn)為☆→"(wèi)單相(xiàng)、兩相(xiàng)、三相(xiàng)和(hé)多(≠©duō)相(xiàng)等形式。步進電(diàn)機(jī)的(de)運✔Ω行(xíng)性能(néng)與控制(zhì)方式有(yǒu)密切的(de)關系，'≥₽步進電(diàn)機(jī)控制(zhì)系統從(cóng)其控制(zhì)方式來(láiα☆✔ )看(kàn)，可(kě)以分(fēn)為(wèi)以下(x§≥ià)三類：開(kāi)環控制(zhì)系統、閉環控制(zhì)系統、半閉環控制(βΩ→zhì)系統。
步進電(diàn)機(jī)是(shì)一(yī)種 £♠£将電(diàn)脈沖信号轉換成相(xiàng)應角位移或線位移的(de)電(diàn)動機( &jī)。每輸入一(yī)個(gè)脈沖信号，轉子(zǐ)就(jiù)轉動一(yīα§π₩)個(gè)角度或前進一(yī)步，其輸出的(de)角位移或線位移與輸入的(de)脈沖數(sh±₽↑ù)成正比，轉速與脈沖頻(pín)率成正比。因此，步進✘₩¥電(diàn)動機(jī)又(yòu)稱脈沖電(diàn)動機(jī)。步進電(diàn≠β¥ )機(jī)隻有(yǒu)周期性的(de)誤差而無累積誤差的(de)特點使∞Ω¶其在工(gōng)業(yè)、航天、機(jī)器(qì)人(rén)、精密<↕α測量等領域獲得(de)廣泛應用(yòng)。步進電(diàn)機(jī)一(yī)般用(yòn±≤♦g)于對(duì)精度和(hé)速度要(yào)求不(bù)高(gāo)的(de)機(β♥jī)器(qì)人(rén)系統。
步進電(diàn)機(jī)的(de)工(gōng)作(zu£λΩ≠ò)原理(lǐ)是(shì)：當電(diàn)流流過定子(zǐ)繞組時(sh©•í)，定子(zǐ)繞組産生(shēng)一(yī)矢量磁場(chǎng)。該磁場(ch ≈ǎng)會(huì)帶動轉子(zǐ)旋轉一(yī)角度，使得(∞γde)轉子(zǐ)的(de)一(yī)對(duì)磁場(chǎ₩γ♠¶ng)方向與定子(zǐ)的(de)磁場(chǎng)方向一(yī)緻。當定子(zǐ)的✔£>(de)矢量磁場(chǎng)旋轉一(yī)個(gè)角度，轉子(zǐ)也(yěγλ"≤)随著(zhe)該磁場(chǎng)轉一(yī)個(gè)角度。♦↔♣×每輸入一(yī)個(gè)電(diàn)脈沖，電(diàn)動機(jī)轉動一(yī)個(gè)♣←₽角度前進一(yī)步。它輸出的(de)角位移與輸入的(de)脈沖數(shù)成正比，轉速與脈沖頻≠×(pín)率成正比。改變繞組通(tōng)電(diàn)的(de)順序，電(diànγδλ )機(jī)就(jiù)會(huì)反轉。所以可(kě)用(yòng)控¶<↓制(zhì)脈沖數(shù)量、頻(pín)率及電(diàn)動機(jī)各相(x∏♥iàng)繞組的(de)通(tōng)電(diàn)順序來(lái)控制(zh±β ì)步進電(diàn)機(jī)的(de)轉動。
那(nà)麽該如(rú)何選擇合适的(de)電(diàn)機(jī)？
選擇移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)驅動£÷電(diàn)機(jī)并沒有(yǒu)什(shén)麽特定的∑≤∏(de)規律可(kě)循，一(yī)般而言，選擇什(shén)麽樣的(de)電(diàn)機☆λ♦(jī)，在很(hěn)大(dà)程度上(shàngΩ)取決于負載的(de)物(wù)理(lǐ)特性、負載的(d↑λ✘e)工(gōng)作(zuò)特性、系統要(yào)求以及工(gōng)作(zuò)環境。移動機>♣≈∑(jī)器(qì)人(rén)電(diàn)機(jī)的(de)®★×₩選擇應綜合考慮以下(xià)幾點:
（1）選擇電(diàn)機(jī)類型：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)運行(x"Ω≤íng)路(lù)況性質對(duì)電(diàn)機(÷↓•∞jī)啓動、制(zhì)動、反轉、調速、扭矩等的(de)要(yào)求選±₹擇電(diàn)機(jī)的(de)類型。
（2）确定電(diàn)機(jī)結構形式：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)使&∑∑用(yòng)場(chǎng)所的(de)環境條件(jiàn)，如≤€&&(rú)溫度、濕度、灰塵、雨(yǔ)水(shuǐ)、防爆等，确定電(diàn)機σ✔∞(jī)的(de)結構形式。
（3）确定電(diàn)壓等級：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)電(diàn)源的(de₽')電(diàn)壓、電(diàn)流等參數(shù)确定電(diàn)機(jī)的(de)電(di &àn)壓等級。
（4）确定電(diàn)機(jī)的(de)輸出扭矩：根據負載轉≈≥¥§矩及其變化(huà)範圍、減速機(jī)構的(de)減速比确定電(diàn)機(jī)的(de£≠±)輸出扭矩。電(diàn)機(jī)連續扭矩>1.2~1.3倍負載扭矩。
（5）确定轉速範圍：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)行(xíng)駛速×≥≥≤度、減速機(jī)構的(de)減速比等性能(néng)σφ要(yào)求确定電(diàn)機(jī)的(de)轉速範圍。
（6）确定電(diàn)機(jī)功率：根據電(diàn)機(jī)的(de)輸出扭矩、轉速範圍、 ™♣過載能(néng)力等參數(shù)确定電(diàn)機(jī)的(de)額定功率。
（7）校(xiào)核電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)轉動慣量∞§>•：負載慣量與電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)慣量↔Ωβ©的(de)比值應小(xiǎo)于5:1。
除上(shàng)述各點外(wài)，還(hái)要(yào)綜合考慮π 電(diàn)機(jī)運行(xíng)的(de)可(kě)靠性、備品備件(ji∞±←§àn)的(de)通(tōng)用(yòng)性、安裝維修的(de)難易程度以及産品價格、運行±≤≤(xíng)費(fèi)用(yòng)和(hé)維修費(fèi)用(yòng)等各項經<☆濟指标，達到(dào)安全運行(xíng)和(hé)節約能(né•↓ng)源的(de)目的(de)。
一(yī)、直流伺服電(diàn)機(jī)
直流伺服電(diàn)機(jī)采用(yòng)直流電(diàn)€×λβ源供電(diàn)，包括：普通(tōng)直流伺服電(♣ diàn)機(jī)、盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)、空(kōng)心杯✘∑電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)、無槽電(diàn)樞直流伺服電♣♦₩☆(diàn)機(jī)、直流力矩電(diàn)機(jī)等。
直流伺服電(diàn)機(jī)的(de)基本工(gōng)作(zuò)原≤∑Ω理(lǐ)與普通(tōng)直流電(diàn)機(jī∏λ♦)完全相(xiàng)同，即通(tōng)過電(diàn)樞電(dià☆'n)流和(hé)氣隙磁通(tōng)量的(de)作(zuò)用Ω♣(yòng)産生(shēng)電(diàn)磁轉矩，從(cΩ↕∞óng)而使直流伺服電(diàn)機(jī)定子(zǐ)旋轉。直流伺服電(diàn)機(jφ♣ī)通(tōng)常采用(yòng)電(diàn)樞控制(zhì)方法，即在保持勵磁電(©δ↓diàn)壓不(bù)變的(de)情況下(xià)，通(tōng)過改✘♠變電(diàn)樞電(diàn)壓來(lái)調節速度：電(d♥≤£÷iàn)樞電(diàn)壓越小(xiǎo)，轉速越低(dī)；電(diàn)樞電(diàn)壓為≠£(wèi)零時(shí)，電(diàn)動機(jī)停止。
移動機(jī)器(qì)人(rén)一(yī)般自(zì)身(shēn)攜§±λ∑帶電(diàn)池，因此采用(yòng)的(de)驅動電(diàn)機(jī)也♥ε≥ (yě)以直流伺服電(diàn)機(jī)為(wèi)主。當直流伺服電(diàn)機(jī€✘≈δ)的(de)電(diàn)壓與電(diàn)池電(diàn)壓不(bù)一(yī)緻時(shí ♣)，需要(yào)借助電(diàn)源轉換模塊（DC↑♥₩δ-DC）實現(xiàn)二者之間(jiān)的(de)适配。'÷
1.普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)
普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)的(de)定子(♣€✔Ωzǐ)為(wèi)電(diàn)磁式或永磁式，轉子(zǐ)由帶槽的(de)鐵(tiě)♥×心和(hé)嵌放(fàng)于槽中的(de)電(diàn)樞繞組構↕∞§<成。普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(jī)具有(yǒu)較強的(de)負載能(nén£δ€ g)力，較大(dà)的(de)堵轉轉矩，但(dàn)由于轉子(zǐ)結構複雜(zá)、體(׶tǐ)積較大(dà)，使得(de)該電(diàn)動機(jī)的(de)機(jī♦λ)械慣性較大(dà)，低(dī)速時(shí)運行(xíng)平穩性較差ε₩≤，控制(zhì)死區(qū)較大(dà)。
2.盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
盤形電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)的(de>✘>€)定子(zǐ)為(wèi)永磁式，轉子(zǐ)為(wèi)一(yī)圓盤結構♠₽，電(diàn)樞有(yǒu)線繞式（線繞盤式）和(hé)印刷電(diàn)路(lù)∑α式（印刷盤式）之分(fēn)。該電(diàn)動機(jī)結構簡單、體(tǐ)積小(x®✔iǎo)、轉子(zǐ)重量輕，轉子(zǐ)的(de)機(jī)械慣性小(xiǎo)，但(dβ≈§àn)堵轉轉矩小(xiǎo)。線繞盤式電(diàn)動機(jΩ♣>ī)容量可(kě)達數(shù)千瓦，印刷盤式的(de)容量小(xiǎo)αΩ一(yī)些(xiē)。
3.空(kōng)心杯電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
空(kōng)心杯電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī× )的(de)定子(zǐ)為(wèi)永磁式，轉子(zǐ)以一≠✘δ(yī)空(kōng)心杯構體(tǐ)為(wèi)骨架₽λ，其杯壁上(shàng)放(fàng)置（或印制(zhì)¶ε）電(diàn)樞繞組。其電(diàn)樞繞組可(kě)以是(shì)§≤φ$繞線式繞組也(yě)可(kě)以是(shì)印刷式繞組。這(zhè)種伺服電(diε↓←àn)機(jī)以機(jī)械慣性極小(xiǎo)著稱，控制(zhì)靈敏度高(gāoφσ )，幾乎無控制(zhì)死區(qū)，其體(tǐ)積可(kě)做(zuò)得(↕≈©de)非常小(xiǎo)且重量輕。但(dàn)堵轉轉矩較小(xiǎo)，目前它α®©✘的(de)容量還(hái)不(bù)能(néng)做α♠₩(zuò)得(de)很(hěn)大(dà)，是(shì)一(yī)種微(wēi)型伺≠₹β服電(diàn)機(jī)。
4.無槽電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)
無槽電(diàn)樞直流伺服電(diàn)機(jī)與普通(tōng)直流伺服電(diàn)機λ•←(jī)的(de)唯一(yī)區(qū)别是(shì)它的(de)轉子(zǐ)鐵(tiě)心不£ (bù)開(kāi)槽，電(diàn)樞繞組固定膠粘貼在電(diàn)樞表 δ面。這(zhè)種伺服電(diàn)機(jī)具有(yǒu)較大(dà)的(de↕φ<)負載能(néng)力，較大(dà)的(de)堵轉轉矩，電(diàn)動γ±↓機(jī)容量可(kě)以做(zuò)的(de)較大(dà)，低(dī)速平穩性好(hβ ǎo)。
5.直流力矩電(diàn)機(jī)
直流力矩電(diàn)動機(jī)是(shì)一(yī)種低(dī)≤εδ速、大(dà)力矩電(diàn)機(jī)，它能(néng)在不(bù)需要(yào)中間$£σ(jiān)減速機(jī)構的(de)情況下(xià)直接拖動負載實現(xiàn)低(dī)速大↓≥×≠(dà)力矩的(de)平穩運行(xíng)，甚至可(kě)以<Ω↓£工(gōng)作(zuò)在堵轉情況下(xià)且無爬行(xín✔×★g)現(xiàn)象，又(yòu)具有(yǒu)很(h✘↕ěn)高(gāo)的(de)穩速精度。因此，特别适用(yò✘<↓ng)于那(nà)些(xiē)較低(dī)速度且又(yòu)有(yǒu)πβ相(xiàng)當負載能(néng)力要(yào)求的(de)場(cγ→÷hǎng)合。直流力矩電(diàn)動機(jī)在結™∏≥構上(shàng)和(hé)普通(tōng)直流伺服電(diàn)機(♦α' jī)相(xiàng)同，但(dàn)它的(de)定子(zǐ)主磁極數£> (shù)較多(duō)，通(tōng)常做(zuò)成扁平結構。下(π xià)圖為(wèi)某型四足機(jī)器(qì)人(rén)關節所用(yòng)的(dλ>•e)一(yī)種直流力矩電(diàn)機(jī)。
二、交流伺服電(diàn)機(jī)
交流伺服電(diàn)機(jī)采用(yòng)交流電(diàn)源供電(↑↓diàn)，包括：同步型交流伺服電(diàn)機(jī)、異步型交流伺服電(diàn)機(jī)↕λγ≥。
交流伺服電(diàn)機(jī)在結構上(shàng)類似于單相≤•(xiàng)異步電(diàn)動機(jī)，它的(de)定子(zǐ)鐵(tiě)芯中安放(fà>®×ng)著(zhe)空(kōng)間(jiān)相(xiàng)差90°電(d €iàn)角度的(de)兩相(xiàng)繞組，一(yī)相(xiàng)稱λ♦→為(wèi)勵磁繞組，一(yī)相(xiàng)稱為(wèi)控制(zhì)¥±↕繞組。電(diàn)動機(jī)工(gōng)作(zuò)時(shí)，勵磁×∏÷繞組接單相(xiàng)交流電(diàn)壓，控制(≤α>zhì)繞組接控制(zhì)信号電(diàn)壓，要(yào)求兩相(xiàng)電(diàα←∞n)壓同頻(pín)率。交流伺服電(diàn)機(jī)的(de)轉'≥↑₹子(zǐ)有(yǒu)兩種結構形式：籠型轉子(zǐ)和(hé)空(kōng)心杯形轉子(zǐ)。¶交流伺服電(diàn)機(jī)應用(yòng)于工(¶ ♦&gōng)業(yè)機(jī)器(qì)人(rén)上(shàng)比較常見(jiàn)，應<↑≈用(yòng)在移動機(jī)器(qì)人(rén)上(shàng)的(de)情況相(xià'ε₩ng)對(duì)較少(shǎo)。
1.異步型交流伺服電(diàn)機(jī)
異步型交流伺服電(diàn)機(jī)指的(de)是(shì)交&©₩流感應電(diàn)機(jī)，它有(yǒu)三相(x∞iàng)和(hé)單相(xiàng)之分(fēn)，也(yě)分(fēn)為(wèi)鼠籠式™→和(hé)線繞式，通(tōng)常多(duō)用(yòng ♣♦)鼠籠式三相(xiàng)感應電(diàn)動機(jī)α>。其結構簡單，與同容量的(de)直流電(diàn)動機(jī)相(xiàng)比，質量輕1/2，價↔♣格僅為(wèi)直流電(diàn)動機(jī)的(de₽♦δ)1/3。缺點是(shì)不(bù)能(néng)實現(xià₩&≈ n)範圍很(hěn)廣的(de)平滑調速。
2.同步型交流伺服電(diàn)機(jī)
同步型交流伺服電(diàn)機(jī)的(de)定子(z×βǐ)與異步型電(diàn)機(jī)一(yī)樣，都(dōu)是(shì)在定子(zǐ)上(sh✘<¥àng)裝有(yǒu)對(duì)稱三相(xiàng)繞組。而轉子(z™λǐ)卻不(bù)同，按不(bù)同的(de)轉子(zǐ)結構又(y ↓σ₽òu)分(fēn)電(diàn)磁式及非電(diàn)磁式兩大(dà)類←™¶。非電(diàn)磁式又(yòu)分(fēn)為(wèi)磁滞式、永磁式和(hé)反應式多 §☆(duō)種。磁滞式和(hé)反應式同步電(diàn)機(jī)存在效率低(dī)、功率因數(s↕♦ hù)較差、制(zhì)造容量不(bù)大(dà)等缺點。永磁式優ελ點是(shì)結構簡單、運行(xíng)可(kě)靠、效率較高(gāo)，缺點是(shì)體(t™>Ω♣ǐ)積大(dà)、啓動特性欠佳。
三、步進電(diàn)機(jī)
步進電(diàn)機(jī)是(shì)一(yī)種将電(diàn)脈沖信号轉φ±∑Ω換成相(xiàng)應角位移或線位移的(de)電(dià€±λn)動機(jī)。其結構形式和(hé)分(fēn)類方法較多(duō)，一(yīπ ≠)般按勵磁方式分(fēn)為(wèi)磁阻式、永磁式和(hé)混磁式三種®$；按相(xiàng)數(shù)可(kě)分(fēn)為☆→"(wèi)單相(xiàng)、兩相(xiàng)、三相(xiàng)和(hé)多(≠©duō)相(xiàng)等形式。步進電(diàn)機(jī)的(de)運✔Ω行(xíng)性能(néng)與控制(zhì)方式有(yǒu)密切的(de)關系，'≥₽步進電(diàn)機(jī)控制(zhì)系統從(cóng)其控制(zhì)方式來(láiα☆✔ )看(kàn)，可(kě)以分(fēn)為(wèi)以下(x§≥ià)三類：開(kāi)環控制(zhì)系統、閉環控制(zhì)系統、半閉環控制(βΩ→zhì)系統。
步進電(diàn)機(jī)是(shì)一(yī)種 £♠£将電(diàn)脈沖信号轉換成相(xiàng)應角位移或線位移的(de)電(diàn)動機( &jī)。每輸入一(yī)個(gè)脈沖信号，轉子(zǐ)就(jiù)轉動一(yīα§π₩)個(gè)角度或前進一(yī)步，其輸出的(de)角位移或線位移與輸入的(de)脈沖數(sh±₽↑ù)成正比，轉速與脈沖頻(pín)率成正比。因此，步進✘₩¥電(diàn)動機(jī)又(yòu)稱脈沖電(diàn)動機(jī)。步進電(diàn≠β¥ )機(jī)隻有(yǒu)周期性的(de)誤差而無累積誤差的(de)特點使∞Ω¶其在工(gōng)業(yè)、航天、機(jī)器(qì)人(rén)、精密<↕α測量等領域獲得(de)廣泛應用(yòng)。步進電(diàn)機(jī)一(yī)般用(yòn±≤♦g)于對(duì)精度和(hé)速度要(yào)求不(bù)高(gāo)的(de)機(β♥jī)器(qì)人(rén)系統。
步進電(diàn)機(jī)的(de)工(gōng)作(zu£λΩ≠ò)原理(lǐ)是(shì)：當電(diàn)流流過定子(zǐ)繞組時(sh©•í)，定子(zǐ)繞組産生(shēng)一(yī)矢量磁場(chǎng)。該磁場(ch ≈ǎng)會(huì)帶動轉子(zǐ)旋轉一(yī)角度，使得(∞γde)轉子(zǐ)的(de)一(yī)對(duì)磁場(chǎ₩γ♠¶ng)方向與定子(zǐ)的(de)磁場(chǎng)方向一(yī)緻。當定子(zǐ)的✔£>(de)矢量磁場(chǎng)旋轉一(yī)個(gè)角度，轉子(zǐ)也(yěγλ"≤)随著(zhe)該磁場(chǎng)轉一(yī)個(gè)角度。♦↔♣×每輸入一(yī)個(gè)電(diàn)脈沖，電(diàn)動機(jī)轉動一(yī)個(gè)♣←₽角度前進一(yī)步。它輸出的(de)角位移與輸入的(de)脈沖數(shù)成正比，轉速與脈沖頻≠×(pín)率成正比。改變繞組通(tōng)電(diàn)的(de)順序，電(diànγδλ )機(jī)就(jiù)會(huì)反轉。所以可(kě)用(yòng)控¶<↓制(zhì)脈沖數(shù)量、頻(pín)率及電(diàn)動機(jī)各相(x∏♥iàng)繞組的(de)通(tōng)電(diàn)順序來(lái)控制(zh±β ì)步進電(diàn)機(jī)的(de)轉動。
那(nà)麽該如(rú)何選擇合适的(de)電(diàn)機(jī)？
選擇移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)驅動£÷電(diàn)機(jī)并沒有(yǒu)什(shén)麽特定的∑≤∏(de)規律可(kě)循，一(yī)般而言，選擇什(shén)麽樣的(de)電(diàn)機☆λ♦(jī)，在很(hěn)大(dà)程度上(shàngΩ)取決于負載的(de)物(wù)理(lǐ)特性、負載的(d↑λ✘e)工(gōng)作(zuò)特性、系統要(yào)求以及工(gōng)作(zuò)環境。移動機>♣≈∑(jī)器(qì)人(rén)電(diàn)機(jī)的(de)®★×₩選擇應綜合考慮以下(xià)幾點:
（1）選擇電(diàn)機(jī)類型：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)運行(x"Ω≤íng)路(lù)況性質對(duì)電(diàn)機(÷↓•∞jī)啓動、制(zhì)動、反轉、調速、扭矩等的(de)要(yào)求選±₹擇電(diàn)機(jī)的(de)類型。
（2）确定電(diàn)機(jī)結構形式：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)使&∑∑用(yòng)場(chǎng)所的(de)環境條件(jiàn)，如≤€&&(rú)溫度、濕度、灰塵、雨(yǔ)水(shuǐ)、防爆等，确定電(diàn)機σ✔∞(jī)的(de)結構形式。
（3）确定電(diàn)壓等級：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)電(diàn)源的(de₽')電(diàn)壓、電(diàn)流等參數(shù)确定電(diàn)機(jī)的(de)電(di &àn)壓等級。
（4）确定電(diàn)機(jī)的(de)輸出扭矩：根據負載轉≈≥¥§矩及其變化(huà)範圍、減速機(jī)構的(de)減速比确定電(diàn)機(jī)的(de£≠±)輸出扭矩。電(diàn)機(jī)連續扭矩>1.2~1.3倍負載扭矩。
（5）确定轉速範圍：根據移動機(jī)器(qì)人(rén)的(de)行(xíng)駛速×≥≥≤度、減速機(jī)構的(de)減速比等性能(néng)σφ要(yào)求确定電(diàn)機(jī)的(de)轉速範圍。
（6）确定電(diàn)機(jī)功率：根據電(diàn)機(jī)的(de)輸出扭矩、轉速範圍、 ™♣過載能(néng)力等參數(shù)确定電(diàn)機(jī)的(de)額定功率。
（7）校(xiào)核電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)轉動慣量∞§>•：負載慣量與電(diàn)機(jī)轉子(zǐ)慣量↔Ωβ©的(de)比值應小(xiǎo)于5:1。
除上(shàng)述各點外(wài)，還(hái)要(yào)綜合考慮π 電(diàn)機(jī)運行(xíng)的(de)可(kě)靠性、備品備件(ji∞±←§àn)的(de)通(tōng)用(yòng)性、安裝維修的(de)難易程度以及産品價格、運行±≤≤(xíng)費(fèi)用(yòng)和(hé)維修費(fèi)用(yòng)等各項經<☆濟指标，達到(dào)安全運行(xíng)和(hé)節約能(né•↓ng)源的(de)目的(de)。