伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用技術(shù)

伺服壓力機(jī)是高端裝備、智能制造裝備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的核心功能部件，機(jī)器人的工作表現(xiàn)受伺服壓力機(jī)影響極大，因而精密伺服壓力機(jī)的關(guān)鍵性能指標(biāo)一直都是評(píng)價(jià)機(jī)器人先進(jìn)性的首要因素。

國(guó)外先進(jìn)伺服壓力機(jī)已經(jīng)能夠很好地適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用的需求，其研發(fā)資源集中在個(gè)別高端應(yīng)用及整體性能提升方面，處于精雕細(xì)刻階段。在工業(yè)4.0的大背景下，國(guó)產(chǎn)伺服壓力機(jī)任重而道遠(yuǎn)，還需努力追趕。

《機(jī)器人伺服壓力機(jī)及應(yīng)用技術(shù)》是一本理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的圖書，全方位解讀了機(jī)器人伺服壓力機(jī)的相關(guān)知識(shí)。

本書特點(diǎn)

《機(jī)器人伺服壓力機(jī)及應(yīng)用技術(shù)》從機(jī)器人組成開始講解，逐漸引入到機(jī)器人的感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，整合電機(jī)學(xué)、氣壓與液壓控制、機(jī)器人機(jī)構(gòu)等與伺服壓力機(jī)密不可分的相關(guān)技術(shù)，從基礎(chǔ)知識(shí)到實(shí)例應(yīng)用分析，讓讀者全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)伺服控制技術(shù)。

全書核心內(nèi)容包括機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)、直流伺服壓力機(jī)、交流伺服壓力機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制器、氣動(dòng)伺服壓力機(jī)、液壓伺服壓力機(jī)、視覺伺服壓力機(jī)等。

主要內(nèi)容

本書結(jié)合機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹機(jī)器人伺服壓力機(jī)的基本概念及相關(guān)應(yīng)用。

全書共分9章：第1章簡(jiǎn)要介紹機(jī)器人相關(guān)的一些背景資料及基本知識(shí)；第2章主要介紹機(jī)器人系統(tǒng)的組成；第3～5章分別介紹步進(jìn)電機(jī)、直流伺服和交流伺服壓力機(jī)的工作原理及其在機(jī)器人開發(fā)中的應(yīng)用；第6章主要介紹伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器的相關(guān)原理及應(yīng)用；第7～8章分別介紹氣動(dòng)伺服和液壓伺服的基本原理及其在機(jī)器人開發(fā)中的應(yīng)用；第9章主要介紹機(jī)器人視覺伺服壓力機(jī)相關(guān)理論。

目錄

第1章緒論1

1.1機(jī)器人發(fā)展歷史1

1.2機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)4

1.2.1機(jī)器人定義4

1.2.2機(jī)器人分類4

1.2.3機(jī)器人主要參數(shù)8

1.3伺服壓力機(jī)10

1.3.1伺服壓力機(jī)定義10

1.3.2伺服壓力機(jī)發(fā)展歷史10

1.3.3伺服壓力機(jī)組成11

1.3.4伺服壓力機(jī)性能要求12

1.3.5伺服壓力機(jī)分類12

1.3.6伺服壓力機(jī)發(fā)展趨勢(shì)15

1.4機(jī)器人伺服壓力機(jī)17

1.4.1機(jī)器人控制系統(tǒng)17

1.4.2機(jī)器人控制系統(tǒng)特點(diǎn)17

1.4.3機(jī)器人伺服壓力機(jī)概述18

第2章機(jī)器人組成19

2.1機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)19

2.1.1機(jī)器人本體材料20

2.1.2機(jī)器人的臂、腕和手20

2.1.3機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)22

2.1.4機(jī)器人的軀干27

2.1.5機(jī)器人的關(guān)節(jié)29

2.2機(jī)器人的感知系統(tǒng)31

2.3機(jī)器人的控制系統(tǒng)32

2.3.1機(jī)器人的控制器32

2.3.2機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)33

2.3.3機(jī)器人的控制系統(tǒng)軟件35

2.3.4機(jī)器人專用操作系統(tǒng)35

2.3.5智能機(jī)器人控制系統(tǒng)36

2.4機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)37

2.4.1驅(qū)動(dòng)方式37

2.4.2驅(qū)動(dòng)元件38

2.4.3驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)39

2.5機(jī)器人的電源系統(tǒng)40

2.5.1電池40

2.5.2直流穩(wěn)壓電源41

第3章機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)43

3.1步進(jìn)電機(jī)43

3.1.1步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展歷史43

3.1.2步進(jìn)電機(jī)的分類44

3.1.3步進(jìn)電機(jī)的工作原理45

3.1.4反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性49

3.1.5步進(jìn)電機(jī)的操作模式53

3.2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源54

3.2.1驅(qū)動(dòng)電源的基本要求54

3.2.2驅(qū)動(dòng)電源組成55

3.2.3驅(qū)動(dòng)器的使用62

3.3步進(jìn)電機(jī)的控制64

3.3.1步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制64

3.3.2步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制66

3.3.3步進(jìn)電機(jī)的最佳點(diǎn)位控制66

3.4步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及選用原則68

3.4.1步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)68

3.4.2步進(jìn)電機(jī)的選用原則69

3.5步進(jìn)電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析69

3.5.1變電站軌道式巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)69

3.5.2玻璃幕墻清洗機(jī)器人爬壁裝置及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)75

第4章機(jī)器人直流伺服壓力機(jī)84

4.1直流伺服電機(jī)84

4.1.1直流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史84

4.1.2直流伺服電機(jī)的工作原理85

4.1.3直流伺服電機(jī)的分類86

4.1.4直流伺服電機(jī)的控制87

4.1.5直流伺服電機(jī)的主要特性89

4.1.6無(wú)刷直流伺服電機(jī)91

4.2直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)93

4.2.1調(diào)速指標(biāo)93

4.2.2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)95

4.2.3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)99

4.3直流伺服電機(jī)調(diào)壓調(diào)速技術(shù)102

4.3.1晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)102

4.3.2脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速系統(tǒng)104

4.4直流伺服電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析109

4.4.1電驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)109

4.4.2室內(nèi)全向移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)114

4.4.3管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)控制研究121

第5章機(jī)器人交流伺服壓力機(jī)129

5.1交流伺服電機(jī)129

5.1.1交流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史129

5.1.2交流伺服電機(jī)的分類131

5.1.3交流伺服電機(jī)的工作原理132

5.1.4交流伺服電機(jī)的運(yùn)行特性134

5.1.5交流伺服電機(jī)的主要性能指標(biāo)137

5.1.6交流伺服電機(jī)的控制方法138

5.2交流伺服壓力機(jī)138

5.2.1交流伺服壓力機(jī)的組成138

5.2.2交流伺服壓力機(jī)的分類139

5.2.3交流伺服壓力機(jī)的性能指標(biāo)140

5.2.4交流伺服壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)141

5.3交流電機(jī)的速度控制142

5.3.1交流電機(jī)調(diào)速方法142

5.3.2變頻器146

5.3.3變頻調(diào)速技術(shù)151

5.3.4變頻器的選用156

5.4交流伺服電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析157

5.4.1桁架式機(jī)器人交流伺服壓力機(jī)157

5.4.2基于ARM的碼垛機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服壓力機(jī)研究169

5.4.3果蔬大棚巡檢機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究177

第6章伺服驅(qū)動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)控制器188

6.1伺服驅(qū)動(dòng)器188

6.1.1伺服驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展歷史188

6.1.2伺服驅(qū)動(dòng)器的工作原理189

6.1.3伺服驅(qū)動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)192

6.1.4伺服電機(jī)的選用194

6.1.5伺服驅(qū)動(dòng)器的使用196

6.1.6伺服驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試平臺(tái)205

6.1.7智能伺服驅(qū)動(dòng)器206

6.2運(yùn)動(dòng)控制器208

6.2.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)209

6.2.2運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展211

6.2.3運(yùn)動(dòng)控制器的主要功能212

6.2.4運(yùn)動(dòng)控制器的分類213

6.2.5運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)實(shí)例213

6.2.6運(yùn)動(dòng)控制卡222

6.3驅(qū)控一體化技術(shù)233

6.3.1驅(qū)控一體化技術(shù)的發(fā)展234

6.3.2多軸機(jī)器人軌跡與伺服一體化控制器設(shè)計(jì)實(shí)例234

第7章機(jī)器人氣動(dòng)伺服壓力機(jī)249

7.1發(fā)展概況249

7.1.1氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展249

7.1.2氣動(dòng)伺服技術(shù)的發(fā)展250

7.1.3氣動(dòng)伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)251

7.2氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)251

7.2.1氣源裝置252

7.2.2氣動(dòng)控制元件254

7.2.3氣動(dòng)執(zhí)行元件260

7.3氣動(dòng)伺服壓力機(jī)262

7.3.1氣動(dòng)伺服壓力機(jī)的形式263

7.3.2基于氣動(dòng)柔順控制的助餐機(jī)械手的研究實(shí)例265

7.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)氣動(dòng)上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)研究實(shí)例271

第8章機(jī)器人液壓伺服壓力機(jī)283

8.1液壓技術(shù)283

8.1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展283

8.1.2液壓伺服壓力機(jī)的發(fā)展284

8.1.3液壓伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)285

8.2液壓伺服壓力機(jī)286

8.2.1液壓控制系統(tǒng)286

8.2.2液壓伺服壓力機(jī)的組成288

8.2.3液壓伺服壓力機(jī)的分類288

8.2.4液壓伺服壓力機(jī)的主要設(shè)備289

8.3電液伺服壓力機(jī)291

8.3.1電液伺服壓力機(jī)的組成292

8.3.2電液伺服閥292

8.3.3一種液壓驅(qū)動(dòng)上肢外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)例293

8.3.4液壓四足機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制與行走研究實(shí)例308

第9章機(jī)器人視覺伺服壓力機(jī)315

9.1視覺伺服的發(fā)展315

9.2視覺伺服壓力機(jī)的組成及分類316

9.2.1視覺伺服壓力機(jī)的組成316

9.2.2視覺伺服壓力機(jī)的分類316

9.3視覺伺服壓力機(jī)的應(yīng)用實(shí)例319

9.3.1服務(wù)機(jī)器人視覺伺服控制方法研究實(shí)例319

9.3.2基于視覺伺服的三軸機(jī)械裝置控制實(shí)例330