伺服压力机的特点及应用技术
伺服压力机是高端装备、智能制造装备实现自动控制的核心功能部件,机器人的工作表现受伺服压力机影响极大,因而精密伺服压力机的关键性能指标一直都是评价机器人先进性的首要因素。
国外先进伺服压力机已经能够很好地适应绝大多数应用的需求,其研发资源集中在个别高端应用及整体性能提升方面,处于精雕细刻阶段。在工业4.0的大背景下,国产伺服压力机任重而道远,还需努力追赶。
《机器人伺服压力机及应用技术》是一本理论与实践紧密结合的图书,全方位解读了机器人伺服压力机的相关知识。
本书特点
《机器人伺服压力机及应用技术》从机器人组成开始讲解,逐渐引入到机器人的感知系统和控制系统,整合电机学、气压与液压控制、机器人机构等与伺服压力机密不可分的相关技术,从基础知识到实例应用分析,让读者全面系统地学习伺服控制技术。
全书核心内容包括机器人步进电机控制系统、直流伺服压力机、交流伺服压力机、伺服驱动器与运动控制器、气动伺服压力机、液压伺服压力机、视觉伺服压力机等。
主要内容
本书结合机器人系统设计实例,介绍机器人伺服压力机的基本概念及相关应用。
全书共分9章:第1章简要介绍机器人相关的一些背景资料及基本知识;第2章主要介绍机器人系统的组成;第3~5章分别介绍步进电机、直流伺服和交流伺服压力机的工作原理及其在机器人开发中的应用;第6章主要介绍伺服驱动器和运动控制器的相关原理及应用;第7~8章分别介绍气动伺服和液压伺服的基本原理及其在机器人开发中的应用;第9章主要介绍机器人视觉伺服压力机相关理论。
目录
第1章绪论1
1.1机器人发展历史1
1.2机器人基础知识4
1.2.1机器人定义4
1.2.2机器人分类4
1.2.3机器人主要参数8
1.3伺服压力机10
1.3.1伺服压力机定义10
1.3.2伺服压力机发展历史10
1.3.3伺服压力机组成11
1.3.4伺服压力机性能要求12
1.3.5伺服压力机分类12
1.3.6伺服压力机发展趋势15
1.4机器人伺服压力机17
1.4.1机器人控制系统17
1.4.2机器人控制系统特点17
1.4.3机器人伺服压力机概述18
第2章机器人组成19
2.1机器人的执行机构19
2.1.1机器人本体材料20
2.1.2机器人的臂、腕和手20
2.1.3机器人的移动机构22
2.1.4机器人的躯干27
2.1.5机器人的关节29
2.2机器人的感知系统31
2.3机器人的控制系统32
2.3.1机器人的控制器32
2.3.2机器人的控制系统结构33
2.3.3机器人的控制系统软件35
2.3.4机器人专用操作系统35
2.3.5智能机器人控制系统36
2.4机器人的驱动系统37
2.4.1驱动方式37
2.4.2驱动元件38
2.4.3驱动机构39
2.5机器人的电源系统40
2.5.1电池40
2.5.2直流稳压电源41
第3章机器人步进电机控制系统43
3.1步进电机43
3.1.1步进电机的发展历史43
3.1.2步进电机的分类44
3.1.3步进电机的工作原理45
3.1.4反应式步进电机的运行特性49
3.1.5步进电机的操作模式53
3.2步进电机的驱动电源54
3.2.1驱动电源的基本要求54
3.2.2驱动电源组成55
3.2.3驱动器的使用62
3.3步进电机的控制64
3.3.1步进电机的开环控制64
3.3.2步进电机的闭环控制66
3.3.3步进电机的最佳点位控制66
3.4步进电机的特点及选用原则68
3.4.1步进电机的特点68
3.4.2步进电机的选用原则69
3.5步进电机在机器人中的应用实例分析69
3.5.1变电站轨道式巡检机器人控制系统设计69
3.5.2玻璃幕墙清洗机器人爬壁装置及控制系统设计75
第4章机器人直流伺服压力机84
4.1直流伺服电机84
4.1.1直流伺服电机的发展历史84
4.1.2直流伺服电机的工作原理85
4.1.3直流伺服电机的分类86
4.1.4直流伺服电机的控制87
4.1.5直流伺服电机的主要特性89
4.1.6无刷直流伺服电机91
4.2直流伺服电机调速系统93
4.2.1调速指标93
4.2.2单闭环调速系统95
4.2.3双闭环调速系统99
4.3直流伺服电机调压调速技术102
4.3.1晶闸管直流调速系统102
4.3.2脉宽调制(PWM)直流调速系统104
4.4直流伺服电机在机器人中的应用实例分析109
4.4.1电驱动四足机器人运动控制系统设计109
4.4.2室内全向移动机器人系统设计114
4.4.3管道机器人结构设计及其运动控制研究121
第5章机器人交流伺服压力机129
5.1交流伺服电机129
5.1.1交流伺服电机的发展历史129
5.1.2交流伺服电机的分类131
5.1.3交流伺服电机的工作原理132
5.1.4交流伺服电机的运行特性134
5.1.5交流伺服电机的主要性能指标137
5.1.6交流伺服电机的控制方法138
5.2交流伺服压力机138
5.2.1交流伺服压力机的组成138
5.2.2交流伺服压力机的分类139
5.2.3交流伺服压力机的性能指标140
5.2.4交流伺服压力机的发展趋势141
5.3交流电机的速度控制142
5.3.1交流电机调速方法142
5.3.2变频器146
5.3.3变频调速技术151
5.3.4变频器的选用156
5.4交流伺服电机在机器人中的应用实例分析157
5.4.1桁架式机器人交流伺服压力机157
5.4.2基于ARM的码垛机器人关节伺服压力机研究169
5.4.3果蔬大棚巡检机器人移动平台的设计及关键技术研究177
第6章伺服驱动器与运动控制器188
6.1伺服驱动器188
6.1.1伺服驱动器的发展历史188
6.1.2伺服驱动器的工作原理189
6.1.3伺服驱动与变频驱动192
6.1.4伺服电机的选用194
6.1.5伺服驱动器的使用196
6.1.6伺服驱动器的测试平台205
6.1.7智能伺服驱动器206
6.2运动控制器208
6.2.1运动控制系统209
6.2.2运动控制器的发展211
6.2.3运动控制器的主要功能212
6.2.4运动控制器的分类213
6.2.5运动控制器的设计实例213
6.2.6运动控制卡222
6.3驱控一体化技术233
6.3.1驱控一体化技术的发展234
6.3.2多轴机器人轨迹与伺服一体化控制器设计实例234
第7章机器人气动伺服压力机249
7.1发展概况249
7.1.1气动技术的发展249
7.1.2气动伺服技术的发展250
7.1.3气动伺服压力机的特点251
7.2气压传动系统251
7.2.1气源装置252
7.2.2气动控制元件254
7.2.3气动执行元件260
7.3气动伺服压力机262
7.3.1气动伺服压力机的形式263
7.3.2基于气动柔顺控制的助餐机械手的研究实例265
7.3.3虚拟现实气动上肢康复训练机器人系统研究实例271
第8章机器人液压伺服压力机283
8.1液压技术283
8.1.1液压系统的发展283
8.1.2液压伺服压力机的发展284
8.1.3液压伺服压力机的特点285
8.2液压伺服压力机286
8.2.1液压控制系统286
8.2.2液压伺服压力机的组成288
8.2.3液压伺服压力机的分类288
8.2.4液压伺服压力机的主要设备289
8.3电液伺服压力机291
8.3.1电液伺服压力机的组成292
8.3.2电液伺服阀292
8.3.3一种液压驱动上肢外骨骼机器人设计实例293
8.3.4液压四足机器人驱动控制与行走研究实例308
第9章机器人视觉伺服压力机315
9.1视觉伺服的发展315
9.2视觉伺服压力机的组成及分类316
9.2.1视觉伺服压力机的组成316
9.2.2视觉伺服压力机的分类316
9.3视觉伺服压力机的应用实例319
9.3.1服务机器人视觉伺服控制方法研究实例319
9.3.2基于视觉伺服的三轴机械装置控制实例330