KUKA库卡机器人驱动装置-Synchroflex同步带

一、KUKA库卡机器人驱动装置
运转机器人时，需要在各关节，即各运动自由度中发挥传动装置的作用。提供机器人各部位、各关节动作的原动力。
驱动系统：液压传动，也可以是将气动传动、电动传动或它们组合起来应用的综合系统。可以是直接驱动，也可以通过KUKA同步带、链条、轮系统、谐波齿轮等机械传动机构间接驱动。

电驱动装置的能量简单，速度变化范围大，效率高，速度和位置精度高。但是，它们大多连接在减速装置上，难以直接驱动。
电动驱动装置分为直流（DC）、交流AC伺服电机驱动及步进电机驱动。直流伺服电机刷子容易磨损，容易产生火花。无刷直流电机也被广泛应用。步进电机驱动大多采用开环控制，控制简单但电力不大，多用于低精度小电力机器人系统。
电动开启运行前进行以下检查。
1）电源电压是否适当（过电压可能导致驱动模块损坏）；直流输入的+/-极性无疑是驱动控制器的电机型号或电流设置值是否合适（开始时请不要太大）；
2）控制信号线连接良好，工业现场*应考虑屏蔽问题（例如采用双绞线）。
3）开始时所有需要连接的线路都不连接，*连接基本系统，运行好后慢慢连接。
4）是明确接地方法，还是采用浮空不接。
5）在开始运行的30分钟内仔细观察马达的状态，如发现运动是否正常、声音和温度上升情况、问题立即停止调整。
通过高精度的汽缸和活塞来实现，通过汽缸和活塞杆的相对运动来实现直线运动。

优点：功率大，可以省去减速装置直接连接驱动的杆，结构紧凑，刚性好，响应快，具有伺服驱动高精度。
缺点：需要增设油压源，易发生液体泄漏，不适合高低温情况，因此油压驱动现在多用于特大电力机器人系统。
选择适当的油压油。防止固体杂质混入油压系统，防止空气和水侵入油压系统。机械作业应柔软平机械作业避免粗暴，否则必然产生冲击负荷，频繁发生机器故障，大大缩短使用寿命。请注意蚀刻和溢出噪声。在作业中经常注意液压泵和溢出阀的声音，在液压泵中发生“蚀刻”噪声的情况下，在排气后无法去除的情况下，确定原因并排除故障后再使用。保持适当的油温。液压系统的工作温度一般为30？***好控制在80°C。

气压驱动的结构简单、清洁、动作灵敏、具有缓冲作用。但是，与油压驱动装置相比，功率小，刚性差，噪音大，速度难以控制，所以多用于精度低的点位控制机器人。

（1） 它具有速度快、系统结构简单、维护方便、价格低廉等特点。它适用于中小型负载的机器人。然而，由于伺服控制难以实现，它主要应用于程序控制的机器人，如装载、卸载和冲压机器人。
（2） 在大多数情况下，它用于中小型机器人实现两位置或有限点位置控制。
（3） 目前，大多数控制设备使用可编程控制器（PLC控制器）。气动逻辑元件可用于在易燃易爆场合形成控制装置。
传动装置是连接电源和移动连杆的关键部件。根据关节形式，常见的传动机构形式有直线传动和旋转传动。
线性传动方式可用于直角坐标机器人的X、y、Z方向驱动，圆柱坐标结构的径向驱动和垂直提升驱动，球坐标结构的径向伸缩驱动。

直线运动可以通过齿轮齿条、丝杠螺母等传动元件转换成直线运动，也可以由直线驱动电机驱动，也可以由气缸或液压缸的活塞直接产生。

通常机架是固定的。齿轮的旋转运动转化为支撑板的线性运动。
滚珠埋入丝杠和螺母的螺旋槽中，滚珠可通过螺母中的导向槽连续循环。
优点：摩擦小，传动效率高，无爬行，精度高
缺点：制造成本高，结构复杂。

自锁问题：理论上滚珠丝杠副也可以自锁，但这种自锁在实际应用中没有使用。主要原因是：可靠性差或加工成本高；由于径铅比非常大，通常会增加一套自锁装置，如蜗轮蜗杆。

采用旋转传动机构的目的是将电机驱动源输出的较高转速转换为较低转速，获得较大扭矩。机器人中广泛使用的旋转传动机构包括齿轮链、KUKA同步带和谐波齿轮。

Synchroflex同步带是具有多个齿形的皮带，与具有相同齿形的同步皮带轮啮合。它像一个软齿轮一样工作。
优点：无滑动，灵活性好，价格低，价格高重复定位精度。
缺点：有一定的弹性变形。
3.库卡机器人谐波齿轮

谐波齿轮主要由三部分组成：刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮。通常，刚性齿轮是固定的，谐波发生器驱动柔性齿轮旋转。
（1） 大传动比，单级50-300。
（2） 传动平稳，承载能力高。
（3） 传输效率高，可达70%-90%。
（4） 传动精度高，比普通齿轮传动高3-4倍。
（5） . 返回差很小，可以小于3'。
（6） . 无法获得中间输出，柔性轮刚度低。
Harmonic传动装置已广泛应用于拥有先进机器人技术的国家。仅在日本，60%的机器人驱动装置采用谐波传动。
美国发射到月球的KUKA机器人在所有关节部位使用谐波传动装置，一只上臂使用30个谐波传输机构。
前苏联发射到月球的移动机器人“月球着陆器”的八个轮子分别由封闭谐波传动机构驱动。德国大众汽车公司开发的ROHREN、GEROTR30机器人和法国雷诺公司开发的VERTICAL80机器人均采用谐波传动机构。

4、 库卡机器人传感系统
1.KUKA传感系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态下的有意义信息。
智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能性。
3.使用智能传感器提高了机器人的机动性、适应性和智能性。
4.对于某些特殊信息，传感器比人类感觉系统更有效。

5、 库卡机器人位置检测
旋转式光电编码器是一种常见的位置反馈装置。光电探测器将光脉冲转换成二进制波形。通过计算脉冲数获得轴的旋转角度，旋转方向由两个方波信号的相对相位确定。

感应KUKA同步器输出两个模拟信号-轴角正弦信号和余弦信号。根据两个信号的相对振幅计算轴的旋转角度。感应同步器通常比编码器更可靠，但其分辨率较低。

电位计是一种直接位置检测形式。它与电桥相连，可以产生与轴角度成比例的电压信号。然而，由于分辨率低，线性度差和对噪声的敏感性。

转速表可以输出与轴速度成比例的模拟信号。如果没有这样的速度传感器，速度反馈信号可以通过差分相对于时间的检测位置来获得。

6、 库卡机器人力检测
KUKA力传感器通常安装在操作臂的以下三个位置：
1.安装在万向节传动装置上。可以测量驱动器/减速器的扭矩或力输出。然而，末端执行器与环境之间的接触力无法很好地检测。
2.安装在末端执行器与操作臂末端关节之间，称为腕力传感器。通常，可以测量施加到末端执行器上的三到六个力/扭矩分量。
3.安装在末端执行器的“指尖”上。通常，这些具有力感的手指内置应变计，可以测量作用在指尖上的一到四个分量。
7、 库卡机器人-环境交互系统
1.库卡机器人-环境交互系统是在外部环境中实现工业机器人与设备互连和协调的系统。
2.库卡工业机器人将外部设备集成到一个功能单元中，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。它还可以集成多个库卡机器人、多个机床或设备、多个零件存储设备等。
3.它还可以将多个库卡机器人、多个机床或设备、多个零件存储设备等集成到一个功能单元中，以执行复杂的任务。
人机交互系统是一种使操作员能够参与机器人控制并与机器人接触的装置。该系统可分为两类：指令设置装置和信息显示装置。