用于机器人应用的各部件汇总介绍与功能比较

发布时间:2018-08-10 18:41

工作这一年的时间,一直从事高精密运动控制方向,可是由于自己的爱好,把大部分的时间花在了机器人行业上,在以下的文章中我会介绍一下关于双足、四足、协作、医疗机械臂的电机、驱动器、编码器、减速机以及制动器的选型和指导。这是一篇出自销售工程师的文章,可能写的东西都比较片面,在后续的介绍中,请各位同仁给予意见。


一、当前应用于机器人的无框伺服电机

其实,写这个文章,主要是看别人的公众号都做的很好,我也想尝试表达一下自己的东西,不知道从哪里说起,那就先说说电机部分吧。


对我个人而言,本来就是这一行业的,所以基本包含目前全球市场较为高端的电机品牌。电机品牌包含:德国的TQ Robodrive、Alliedmotion、kollmorgen、Parker、韩国的TMR系列,这是我比较熟悉的一些电机。以上出名的案例德国宇航局的机器人、MIT四足机械狗的定制电机,kollmorgen百年老企业了,Parker无框应用于水下推进器。


对这些电机的优缺点,只能说是从应用层面上来讲,他可以给客户带来什么优势。德国的TQ具有出色扭矩密度以及轻量化的设计(只有同类电机外形尺寸的一半、只有同类电机重量的一半);而alliedmotion和kollmorgen呢,他们的性能参数比较,基本是不分上下的,不过alliedmotion的峰值扭矩会很优于其他品牌,还有就是kollmorgen的TBM电机没有那么多的可选择性,alliedmotion的具有三种系列,分别为MF、HT、QB(三者区别,从形状体积而言,MF超薄、HT偏厚,QB是超小型)。三个偏僻电机类似型号做参数比较如下:

品牌型号额定扭矩额定转速峰值扭矩电压电流最大外径质量
TQILM50X140.5Nm3500rpm1.4Nm48V4.8A50mm135g
alliedmotionMF00600200.54Nm3382rpm5.3Nm48V4A57.8mm270g
kollmorgenTBM60130.413Nm4300rpm1.37Nm48V5.7A60.3mm213g


如果具有高速要求可以考虑选择Parker的K系列电机,如果需要详细参数要求,请与我联系。


二、伺服驱动器的选择

目前国内吃上占有率比较大的应该算是以色列Elmo驱动器了。

Elmo Gold Twitter 革命性的纳米伺服驱动器是 Gold 系列体积最小的最新成员,仅重 0.77 克,体积不足 13 立方厘米,可输出50A/100VDC 超强电流电压。



产品特性:


1、节省空间以及减少布线的运动控制解决方案

2、减小设备的尺寸,优化机器的生产性能,并节约成本(占用更少空间,减少电气柜、线缆、接插件、滤波器、人工和维护)。


特性:

1)高达5KW

2)高达160A

3)高达200VDC

4)超高电流- 80A/80V, 50A/100V。

5)低重量-仅32.5 - 60.5克(1.14 - 2.13 oz)

6)超小型、超高效、连接、使用。

7)EtherCAT或CANOpen的高级网络。

8)通过USB(只使用EtherCAT版本)和标准RS-232进行Avaliable通信。

9)宽操作范围14V至200VDC。

10)支持单、双、龙门回路配置的反馈传感器。

11)包含专有的“快速和软交换技术”,结果是>99%的效率,但可以忽略的EMI。


三、编码器的推荐选择


大家都知道的UR协作机械臂用的就是Renishaw的Aksim绝对值编码器。


特点:

1、 可空心轴设计

2、 扁平离轴系统适用于空间受限的应用

3、单圈分辨率高达262,144 脉冲/圈(18 位)

4、 多圈分辨率65,536 转(16 位)

5、 绝对精度 ±0.1°, 重复性 0.002°, 无滞后

6、输入转速科高达10,000 rpm

7、BiSS-C 差分接口(更新速率28 kHz)

8、 采样率18 kHz

9、 适用于相应的RoboDrive 伺服套件的尺寸


为伺服电机 设计的空心轴绝对值磁性多圈编码器


AKSIM 以高分辨率提供精确的绝对位置数据,可以非常精确和高效地控制 伺服电机。与光学位置传感器不同,AKSIM 编码器的磁性传感器ASIC 具有强大的防尘和防垢功能。多圈周期信息以电子方式存储,但在传感器没有电源供电的情况下不会更新。空心轴磁环允许通过传感器引导信号、介质和流体、射线和电缆。在轴向长度小于10 毫米的情况下,设计带有离轴读数头的传感器系统用于集成到空间受限的应用中。

AKSIM 编码器有多种规格可供选择,设计用于几何尺寸适合相对应的

无框伺服套件和安全制动器中,以满足整个执行器和关节的设计。


四、减速机的选择


无框直驱电机配套谐波减速机,是大家用的最多的,品牌来讲那就是日本的Harmonic还有我们国产的leaderdrive谐波减速机。


详细参数介绍,大家可以和我获取资料。


五、制动器的推荐品牌


COMBIPERM P1 伺服电机的首选!


是一种高效、安全的永磁制动器,制动无滑转。不通电的情况下,稀土磁铁产生一个永磁力使制动器制动。通电后,电磁线圈产生一个反向的电磁力,并与衔铁上片弹簧的弹簧力一起抵消了永磁力,确保制动器在独立的安装位置上释放,并实现无残留扭矩的分离。


COMBIPERM P1 标准产品的额定工作电压是24VDC,ISO 绝缘等级为F (最高温度155°C),可以确保在很宽的温度范围内安全运行。根据需求,可选择其它的工作电压。


更多关于机器人相关产品的选型和技术沟通,请联系北京高控张巨鹏。


以下是关于kollmorgen RGM关节模组的介绍。


• RGM集成了力矩电机,谐波减速机,双反馈,制动器和低压直流驱动器

• 选型简单、安装快捷。减少客户设计、选型、组装的工作量及投入

• 机器人厂商可以把更多的研发经历投入到控制和软件开发商,强化产品差异性

• 无需生产筹备上的巨额投入,样机快速过渡到量产阶段,产品快速上市

• 美国设计,中国制造——满足客户对品质和交期的需求

• 业界更高水准的性能、质量、可靠性


采用高度集成化设计的RGM机器人关节模组,在拳头大小的紧凑的空间内,集成了机器人关节所需的六大功能模块。此外,集成化设计最大化地减少了机器人关节的重量,以5公斤负载协作机器人组合为例,采用RGM后6个关节仅重12.9公斤,有效保证机器人合理自重比。    

在追求“超轻量级 ”的过程中,RGM机器人关节模组坚持采用高端配置,采用先进电磁设计理念的力矩电机功率密度更高,额定转矩超出市场产品48%。内置驱动器采用48VDC供电,可在电流环,速度环和位置环以高刷新率操作运行,并配备控制失电保护闸。双反馈系统有助于力控和拖动示教的完美实现,关节的输出端反馈重复精度高达0.001°。


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