1．电动机
驱动机器人运动的驱动力，常见的有液 压驱动、气压驱动、直流伺服电机驱动、 交流伺服电机驱动和步进电机驱动。
2．减速器
减速器是为了增加驱动力矩，降低运动速 度
3．驱动电路 由于直流伺服电机或交流伺服电机的流经电流
较大，机器人常采用脉冲宽度调制（PWM）方 式进行驱动。
4．运动特性检测的传感器 机器人运动的特性传感器用于检测机器人运动
3. 力（力矩）控制方式 在完成装配、抓放物体等工作时，除要
准确定位之外，还要求使用适度的力或力 矩进行工作，这时就要利用力（力矩）伺 服方式。
4. 智能控制方式 详见第六章。
三、机器人控制的基本单元
机器人控制系统的基本要素包括电动机、 减速器、运动特性检测的传感器、驱动电 路、控制系统的硬件和软件。
交流伺服电机
• 结构简单，制造方便，价格低廉，而且 坚固耐用，惯量小，运行可靠，很少需 要维护，可用于恶劣环境等优点，目前 在机器人领域逐渐有代替直流伺服电机 的趋势。
1. 交流伺服电机的结构
交流伺服电机为两相异步电动机，一相为励 磁绕组，另一相为控制绕组，转子为鼠笼型。
交流伺服电机也必须具有宽广的调速范围、 线性的机械特性和快速响应等性能，除此以外， 还应无“自转”现象。
n 0 ——电机的理想空载转速；R——电枢电阻；
C e ——直流电机电动势结构常数； ——磁通；T——转矩。 C T ——转矩结构常数；
(a) 机械特性
当U 一a 定时，随着转矩T的
增加，转速n成正比下降。 随着控制电压U a的降低，机 械特性平行地向低速度、小
转矩方向平移，其斜率保持 不变。
2．调节特性
伺服电机驱动器为标准化部件，如图6－14 为松下200W交流伺服电机及其驱动器。
第三节 伺服电机调速的基本原理
期望电机的负载特 性为 M L，通过调整 装置改变的电机特
M性 点曲 分3 与线 别M为 为点ML 1线1、、的M2交和2 3、。
转回调速范围
与其相对应的角速度为 1 2 和 3
当T一定时，控制电 压高则转速也高，转速 的增加于控制电压的增 加成正比，这是理想的 调节特性。
调节特性
T T1时，始动电压为 U 1
一般把调节特性曲线上横坐标从零到始动电
压这一范围称为失灵区。在失灵区以内，即使 电枢有外加电压，电机也不能转动。
四、交流伺服电机 直流电机本身存在不足
•机械接触式换向器结构复杂； •在运行中容易产生火花； •换向器的机械强度不高； •电刷易于磨损； •不适于有粉尘、腐蚀性气体和易燃易爆气 体的场合； •对于一些大功率的输出要求不能满足要求。
• 1一转子(导线绕6空心杯1)；2一内定子； 3一外定子；4一磁极；5一气隙；6—导 线；7一内定子中的磁路
• 图5－4 杯型直流电机结构
在电枢控制方式下，直流伺服电机的主 要静态特性是机械特性和调节特性。 1．机械特性 直流伺服电机的机械特性公式，
nC U Ta C eC R T2n0C eC R T2T
的位置、速度、加速度等参数。
5．控制系统的硬件 机器人的控制系统是以计算机为基础的，机器
人控制系统的硬件系统采用的是二级结构——协 调级和执行级。
6．控制系统的软件 对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制
和机器人与人的信息交换等功能。

第二节 伺服电机的原理与特性
一、直流电机的工作原理
二、直流电机的结构和额定值 1．直流电机的结构
当 U c =0时，电机应当停止旋转，而实际情况是，
当转子电阻较小时，两相异步电机运转起来后，
若控制电压 =0U，c 电动机便成为单项异步电机
继续运行，并不停转，出现了所谓的“自转”现 象，使自动控制系统失控。
2. 交流伺服电机的转子有三种结构型式：
（1）高电阻率导条的鼠笼转子
国内生产的SL系列的交流伺服电机就 是采用这种结构。
即电机将有不同的角速度，实现了调速。
上图中的速度波动不属于调速
一、稳态精度
1．转速变化率（静差率）
它是指电机的某一条机械特性上（一
般指额定状态）从理想空载到额定负载时
的角速度降0 与理想空载的角速度
之比，即
s(% )010 % 0 10 % 0
•快速响应好 直流伺服电机：传统型和低惯量型两种类型。
传统型按定子磁极的种类分为两种，永磁式和 电磁式。永磁式的磁极是永久磁铁；电磁式的磁 极是电磁铁，磁极外面套着励磁绕组。
低惯量分为盘形电枢直流伺服电机、 空心杯电枢永磁式直流伺服电机及无槽电 枢直流伺服电机。
1一定子；2一转子 图5－3 盘型直流电机结构
二、机器人的控制方式
1. 点位式
很多机器人要求能准确地控制末端执行 器的工作位置，而路径却无关紧要。例如， 在印刷电路板上安插元件、点焊、装配等 工作，都属于点位式工作方式。
2. 轨迹式
在弧焊、喷漆、切割等工作中，要求机 器人末端执行器按照示教的轨迹和速度运 动。如果偏离预定的轨迹和速度，就会使 产品报废。可称之为轨迹伺服控制。
（3）额定电流：允许流过的最大电流，单位为 A(安)。
（4）额定转速：额定转速是指电机在额定电压、 额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电机 的旋转速度，单位为rpm(转/分)。
三、直流伺服电机
机器人对直流伺服电机的基本要求：
•宽广的调速范围 •机械特性和调速特性均为线性 •无自转现象（控制电压降到零时，伺服电动机 能立即自行停转）
1－电枢绕组；2－电枢铁心；3－机座；4－主磁极铁心； 5－励磁绕组；6－换向极绕组；7－换向极铁心；8－主磁极
极靴；9－机座底脚； 直流电机横剖面示意图
2．直流电机的额定值
（1）额定功率：是指轴上输出的机械功率，单 位为kW。
（2）额定电压：安全工作的最大外加电压或输 出电压，单位为V(伏)。
（2）非磁性空心杯转子
在外定子铁心槽中放置空间相距90º的 两相分布绕组；内定子铁心由硅钢片叠成， 不放绕组，仅作为磁路的一部分；由铝合 金制成的空心杯转子置于内外定子铁心之 间的气隙中，并靠其底盘和转轴固定。
（3）铁磁性空心转子
转子采用铁磁材料制成，转子本身既 是主磁通的磁路，又作为转子绕组，结构 简单，但当定子、转子气隙稍微不均匀时， 转子就容易因单边磁拉力而被“吸住”， 所以目前应用较少。