机器人的伺服系统（伺服 机器人）

工业机器人有四大部件，即本体、伺服器、减速器和控制器。其中，工业机器人电动伺服系统的总体结构为三闭环控制，即电流环、速度环和位置环。一般来说，对于交流伺服驱动器来说，可以通过手动设置其内部功能参数来实现位置控制、速度控制、扭矩控制等各种功能。伺服系统（servomechanism）又称跟随系统，是用来精确跟随或再现某一过程的反馈控制系统。伺服系统是一种能够使输出物体的位置、方向、状态等受控量跟随输入目标（或给定值）的任何变化的自动控制系统。伺服系统是基于变频技术开发的产品。它是以机械位置或角度为控制对象的自动控制系统。伺服系统除了速度和扭矩控制外，还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。广义的伺服系统是精确跟踪或再现给定过程的控制系统，也可称为伺服系统。狭义的伺服系统也称为位置跟随系统。其控制量（输出量）是负载机械空间位置的直线位移或角位移。当位置给定量（输入量）任意变化时，系统的主要任务是使输出快速、准确地再现给定量的变化。伺服系统的结构由机电一体化组成。伺服控制系统有多种结构和类型。但从自动控制理论的角度来看，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节五个部分。部分。伺服系统组成原理框图1、比较环节比较环节是将输入指令信号与系统的反馈信号进行比较，得到输出与输入之间的偏差信号的环节。它通常由专用电路或计算机来实现。 2.控制器控制器通常是计算机或PID（比例、积分和微分）控制电路。其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行机构按要求动作。 3、执行环节执行环节的作用是根据控制信号的要求，将各种形式的输入能量转换成机械能，驱动被控对象进行工作。机电一体化系统中的执行器一般指各种电机或液压、气动伺服机构。 4.受控对象受控对象是指被控制的对象，例如机械臂或机械工作平台。 5、检测环节检测环节是指能够对输出进行测量并将其转换成比对环节所需要的尺寸的设备。一般包括传感器和转换电路。伺服系统的特点和功能伺服系统与一般机床的进给系统有本质的不同。它能根据指令信号精确控制执行部件的运动速度和位置。伺服系统是连接数控装置和机床的纽带，是数控系统的重要组成部分。它具有以下特点：必须有高精度的传感器，能准确给出输出量的电信号。功率放大器以及控制系统必须是可逆的。足够大的调速范围和足够强的低速负载性能。响应能力快，抗干扰能力强。伺服系统的类型按控制原理来划分：有开环、闭环和半闭环三种形式。按被控量的性质分为：位移、速度、力和扭矩。伺服系统类型按驱动方式分为：电动、液压和气动。伺服驱动形式按执行机构来分：伺服系统的执行机构有步进电机伺服、直流电机伺服和交流电机伺服执行机构一、执行机构的类型及其特点（一）电动执行机构电动执行机构包括直流（直流）伺服电机、交流伺服电机(AC) 伺服电机、步进电机和电磁铁是最常用的执行器。伺服电机除了运行平稳外，一般还要求具有良好的动态性能、适合频繁使用、易于维护等。 (2)液压执行机构液压执行机构主要有往复式油缸、回转式油缸、液压马达等，其中以油缸最为常见。在相同输出功率下，液压元件具有重量轻、速度好的特点。

(3)气动执行机构除了采用压缩空气作为工作介质外，气动执行机构与液压执行机构没有什么不同。气动驱动虽然可以获得较大的驱动力、行程和速度，但由于空气的粘性和压缩性较差，不能用于定位精度要求较高的场合。三种类型的区别优缺点电气型可采用市电供电；信号和电力传输方向相同；有交流和直流之分；注意使用的电压和功率。操作简单；易于编程；可实现定位伺服控制；响应速度快，易于与计算机（CPU）连接；体积小、功率大、无污染。瞬时输出功率大；过载能力差；一旦卡住，就会造成烧毁事故；受外界噪声影响较大。气动式：气压源压力5~7Mpa；要求操作者熟练。气源方便，成本低；无泄漏污染环境；它快速且易于操作。功率低、体积大、难以小型化；运动不稳定，难以长距离传输；高噪音；难以伺服。液压液体压力源压力为20~80Mpa；要求操作者熟练。输出功率大、速度快、运动平稳，可实现定位伺服控制；与计算机（CPU）连接方便。设备小型化困难；对液压源和液压油的要求严格；容易发生泄漏，污染环境。 2、常用控制电机。控制电机是电气伺服控制系统的动力元件。它是一种将电能转化为机械能的能量转换装置。机电一体化产品中常用的控制电机是指能够提供正确运动或更复杂动作的伺服电机。控制电机包括旋转和直线驱动电机，通过电压、电流、频率（包括指令脉冲）等控制，实现定速、变速驱动或重复启停的增量驱动以及复杂的驱动。驱动精度随驱动对象的不同而不同。因人而异。 (1)伺服驱动电机一般指：步进电机、直流伺服电机、