工业机器人的伺服电机结构解析图（工业机器人的伺服电机结构解析）

在德国工业机器人系统中，定义了机器人停止运动的三种模式。例如，KUKA工业机器人分别定义了Stop 0、Stop 1、Stop 2。

该定义模式与机器人的机械和电气结构相关。

图1

为此，读者首先应了解工业机器人上伺服电机的结构以及伺服电机驱动器（放大器）的供电方式。

ABB机器人电机连杆机构

ABB机器人本体（机器人手臂）需要六个自由度。提供的动力来自六台三相交流伺服电机（Servo Motors）。每台交流电机除了三组线圈绕组外，还有其他部件的引线。一组接PTC，一组接制动器（Brake），编码器（Resolver）共有三组线。 6个电机的制动电路并联，6个PTC温度检测电路串联。 6 个编码器电路连接到SMB。六个电机功率绕组由驱动单元供电。

机器人不工作时，6个电机的制动电路不通电，电机通过与刹车片摩擦固定。经过减速机后，整个机械机构被锁定。工作时，电机通电，制动电路通电，松开刹车片，通过磁场将电机固定。当某电机温度异常时，PTC总阻值增大，控制器报警并停止工作。

图二

机器人的摩擦制动主要依靠伺服电机内的制动机构。一旦松开制动器，伺服电机轴的旋转就会受到阻力。 （如图1所示，黑色部分代表制动器，蓝色部分为电机转子，运行时两者分离，摩擦制动时两者接触。）

对于伺服电机驱动器的供电方式，工业机器人电气系统的典型结构是串联两个接触器，这两个接触器的吸合和释放控制由机器人的安全电路模块控制。

让我们看看如何阻止移动的机器人。

方法一、使用驱动器对电机进行减速；

方法二：直接切断驱动器电源，松开电机制动器，依靠刹车片的摩擦力进行制动。

（是不是有点类似于汽车行驶中使用的刹车？一个可以通过发动机制动，另一个可以通过打开离合器并使用脚制动器来制动。）

因此，两种制动方式的结合就形成了机器人的运动停止模式。

Stop 0 直接切断驱动器电源，同时释放制动器。

停止1：驾驶员先控制减速制动，然后切断驾驶员电源，同时释放制动。 （1秒后KUKA切断电源*注2）

Stop 2仅通过驱动器进行减速和制动，而不切断驱动器的电源或释放制动。

想想对机器人轨迹的影响？

答案是显而易见的。 Stop 0模式下，运动不受控制，因此当机器人停止时，TCP可能会偏离路径；在Stop 1 和Stop 2 模式下，运动由驾驶员的减速度控制。当机器人停止时，TCP 将停止在路径上。

为什么要介绍这个呢？因为安全是工业设备使用过程中非常重要的话题。如果我们了解了工业机器人的运动停止方式，我们就可以更好地规划场地布局和对工业机器人进行编程。

回到机器人系统，如果我们向机器人发送停止信号，机器人无法立即停止移动。想象一下汽车驾驶员执行的制动过程。让我们考虑一下最极端的情况。当高速行驶的汽车突然发现前车突然停下来，无路可走时，驾驶员能做的就是努力。踩刹车祈祷赶紧停车（这里不考虑赛车180度转弯的情况XD），不然会追尾前面的车的。从眼睛观察到前车异常并传输到大脑，然后大脑指示踩刹车的过程，属于人类控制系统本身的反应时间。这段时间，车子依然在全速前进。施加制动后，制动片进行制动，直至运动停止。这段时间汽车行驶的距离就是制动距离。

对于机器人系统，也停止并考虑这两个过程。

首先，从控制系统收到停止信号并处理到断电或电机即将制动，总线、处理器等模块会造成时间延迟，机器人仍会运动并经过一定的距离。

其次，电机制动器（Brake）释放后，电机刹车片进行摩擦制动，机器人要行驶一定的制动距离。或者依靠电机本身减速制动也需要行驶一定的距离。

这个停止距离是设计系统时必须考虑的因素。汽车在行驶时必须保持安全距离，以防止追尾事故，机器人现场系统也是如此。

编辑：黄飞