应用:
电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电机性 能也逐渐提高。所以总的看来，目前机器人关节驱动 逐渐为电动式所代替 。
输出功率 控制性能
响应速度 结构性能及体积
几种驱动方式的比较
液压驱动
气动驱动
电动驱动
很大，压力范围为50～140N/cm2
大，压力范围为48～60N/cm2，最大 可达100N/cm2
2）液压系统介质的可压缩 性小，工作平稳可靠，并可得 到较高的位置精度。
3）液压传介 质，具有防锈性和自润滑性能， 可以提高机械效率，使用寿命 长。
不足之处:
1）油液的粘度随温度 变化而变化，影响工 作性能，高温容易引 起燃烧爆炸等危险。 2）液体的泄漏难于克 服，要求液压元件有 较高的精度和质量， 故造价较高。 3）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。
3）工作环境适应性好，无论在易燃、 易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶 劣环境中，还是在食品加工、轻工、纺 织、印刷、精密检测等高净化、无污染 场合，都具有良好的适应性，且工作安 全可靠，过载时能自动保护。
4）气动元件结构简单，成本低，寿命 长，易于实现标准化、系列化和通用化。
不足之处:
1）由于空气具有较大的可压缩 性，因而运动平稳性较差。 2）因工作压力低（一般为 0.3～1MPa），不易获得较大 的输出力或力矩。 3）有较大的排气噪声。 4）由于湿空气在一定的温度和 压力条件下能在气动系统的局 部管道和气动元件中凝结成水 滴，促使气动管道和气动元件 腐蚀和生锈，导致气动系统工 作失灵。
1．直线驱动方式
机器人采用的直线驱动包括直角坐标机构的X、Y、Z向驱动，圆柱坐标结构 的径向驱动和垂直升降驱动，以及球坐标结构的径向伸缩驱动。直线运动可以 直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杠、螺母等传动方 式把旋转运动转换成直线运动。
较大
利用液体的不可压缩性，控制精度 较高，输出功率大，可无级调速，反 应灵敏，可实现连续轨迹控制
很高
结构适当，执行机构可标准化、模 拟化，易实现直接驱动。功率/质量比 大，体积小，结构紧凑，密封问题较 大
气体压缩性大，精度低，阻尼效果 差，低速不易控制，难以实现高速、 高精度的连续轨迹控制
较高
结构适当，执行机构可标准化、模 拟化，易实现直接驱动。功率/质量比 大，体积小，结构紧凑，密封问题较 小
效率较高（0.5左右）成本高
较复杂
4.1.2 驱动系统性能
1．刚度和柔性 刚度是材料对抗变形的阻抗，他可以是梁在负载作用下抗弯曲的刚度，
或汽缸中气体在负载作用下抗压缩的阻抗，甚至是瓶中的酒在木塞作用下抗 压缩的阻抗。系统的刚度越大，则使它变形所须的负载也越大。相反，系统 柔性越大，则在负载作用下就越容易变形。
液压系统易漏油，对环境有污染
气动驱动
电动驱动
防爆性能好，高于1000kPa(10个大气 压)时应注意设备的抗压性
排气时有噪声
设备自身无爆炸和火灾危险，直流 有刷电动机换向时有火花，对环境的 防爆性能较差
无
在工业机器人中应 用范围
效率与成本 维修及使用
适用于重载、低速驱动，电液伺服 系统适用于喷涂机器人、点焊机器人 和托运机器人
分类特点:
1）普通交、直流电动机驱动需加减速装 置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大， 适用于中型或重型机器人。伺服电动机和 步进电动机输出力矩相对小，控制性能好， 可实现速度和位置的精确控制，适用于中 小型机器人。 2）交、直流伺服电动机一般用于闭环控 制系统，而步进电动机则主要用于开环控 制系统，一般用于速度和位置精度要求不 高的场合。功率在1KW以下的机器人多采 用电机驱动。
控制精度高，功率较大，能精确定 位，反应灵敏，可实现高速、高精度 的连续轨迹控制，伺服特性好，控制 系统复杂
很高
伺服电动机易于标准化，结构性能 好，噪声低，电动机一般需配置减速 装置，除DD电动机外，难以直接驱动， 结构紧凑，无密封问题
安全性 对环境的影响
液压驱动
防爆性能较好，用液压油作传动介 质，在一定条件下有火灾危险
2. 重量、功率-重量比和工作压强 驱动系统的重量以及功率-重量比至关重要，例如电子系统的功率-重量
比属中等水平。在同样功率情况下，步进机通常比伺服电机要重，因此它具 有较低的功率-重量比。电机的电压越高，功率-重量比越高。气动功率-重量 比最低，而液压系统具有最高的功率-重量比。
4.1.3 驱动系统驱动方式
效率中等（0.3～0.6）；液压元件成 本较高
方便，但油液对环境温度有一定要 求
适用于中小负载驱动、精度要求较 低的有限点位程序控制机器人，如冲 压机器人本体的气动平衡及装配机器 人气动夹具
效率低（0.15～0.2）气源方便，结 构简单，成本低
方便
适用于中小负载、要求具有较高的 位置控制精度和轨迹控制精度、速度 较高的机器人，如AC伺服喷涂机器人、 点焊机器人、弧焊机器人、装配机器 人等
应用:
多用于开关控制和顺序控 制的机器人中。
电气驱动的特点及应用
优点:
电气驱动是利用各种电 动机产生力和力矩，直接或 经过减速机构去驱动机器人 的关节，从而获得机器人的 位置、速度和加速度。因省 去中间的能量转换过程，因 此比液压和气压驱动的效率 高，且具有无环境污染、易 于控制、运动精度高、成本 低等优点。应用最广泛。
第4章 机器人的驱动系统
❖4.1 机器人的驱动方式 ❖4.2 液压驱动系统 ❖4.3 气压驱动系统 ❖4.4 电气驱动系统 ❖4.5 新型驱动器
4.1 机器人的驱动方式
4.1.1 概述
液压驱动的特点及应用
优点:
1）液压容易达到较高的单 位面积压力（常用油压为25～ 63kg/cm2),体积较小，可以获 得较大的推力或转矩。
应用:
液压驱动方式的 输出力和功率更大， 能构成伺服机构， 常用于大型机器人 关节的驱动
气动驱动的特点及应用
优点:
1）以空气为工作介质，不仅易于取得， 而且用后可直接排入大气，处理方便， 也不污染环境。
2）因空气的粘度很小（约为油的万分 之一），在管道中流动时的能量损失很 小，因而便于集中供气和远距离输送， 气动动作迅速，调节方便，维护简单， 不存在介质变质及补充等问题。