1. 电动执行装置 【优点】
以电源为能源,在大多数情况下容易得到 容易控制
可靠性、稳定性和环境适应性好 与计算机等控制装置的接口简单 【缺点】
在大多数情况下,为了实现一定的旋转运动或直线运动,必须使用齿轮等运 动传递和变换机构
容易受载荷的影响 获得大功率比较困难 2. 液压执行装置 【优点】 容易获得大功率
功率 /重量比大,可以减小执行装置的体积 刚度高,能够实现高速、高精度的位置控制 通过流量控制可以实现无级变速 【缺点】
必须对油的温度和污染进行控制,稳定性较差
有因漏油而发生火灾的危险
液压油源和进油、回油管路等附属设备占空间较大 3. 气动执行装置 【优点】
利用气缸可以实现高速直线运动
利用空气的可压缩性容易实现力控制和缓冲控制 无火灾危险和环境污染 系统结构简单,价格低 【缺点】
由于空气的可压缩性,高精度的位置控制和速度控制都比较困难 虽然撞停等简单动作速度较高,但在任意位置上停止的动作速度很慢 能量效率较低
4. 同步电机工作原理:将永磁体装在转子上,面定子上装有能够产生旋转磁场 的线圈(定子绕组 。让三相或者三相交流电流通过定子绕组,在定子上产 生旋转磁场。旋转磁场与转子磁场相互作用驱动转子转动。
异步电机工作原理:假设磁场沿顺时针方向旋转。为了分析方便,假设旋转磁 场固定不动,面相对的定子绕组沿逆时针方向旋转,根据右手定则转子绕组中 将产生感应电动势,有感应电流流动。于是,当磁场中的转子绕组上有电流流 动时,就会在左手定则确定的方向,即顺时针方向上产生电磁力矩,使转子沿 旋转磁场的相同方向旋转。
5. 机电一体化系统的组成:
机械部分(机构要素 :像机器人的机械手那样实现目标动作。
执行装置(能量转换要素 :将信息转换为力和能量,以驱动机械部分动作。 传感器(检测要素 :用于对输出端的机械运动结果进行测量、监控和反馈。 控制装置(控制要素:对机电一体化系统的控制信息和来自传感器的反馈信 息进行处理,向执行装置发出动作指令。
1. 执行装置:将电信号转换成流体或机械能,驱动机械部分进行运动。(控制 能源分为电动、液压、气动。
6. 传感器:将被测对象的状态、性质等转换为一定的物理量或化学量。近年, 传感器几乎将被测量转换成电信号,主要用于反馈控制。
7. 控制装置:为了达到一定目的而实行的适当的操作称为控制。目前,几乎所 有的控制装置都是由具有微处理器的计算机和输入输出接口构成。控制系统 分为开环控制系统和闭环控制系统。
8. 机电一体化系统的实例
(1电子调速器:当受到外界干扰,使实际转速相对于设定转速发生变化 时在电路中通过将实际转速的反馈值与目标设定值进行比较,得到差值的电压 信号。再经过比例(P 、积分(I 、微分(D 等控制计算,产生控制信号。由 控制信号控制执行装置和传动装置,驱动燃料控制阀来增加或减少燃料。
(2汽车发动机电子控制系统:发动机控制单元的核心是通过用微处理器 或者是为汽车发动机专门设计的 LSI 。从各个传感器得到的模拟电压信号和从 发动机输出轴得到的脉冲信号都输入到 ECU 。模拟信号通过模拟—数字转换器 转换为数字信号。以这些信息为基础,在 ECU 内对最佳空气燃料比、点火时间、 排气再循环率等进行计算,将计算结果作为控制燃料喷射阀和点火装置等的驱 动信号输出。
(3收费公路的自动收费系统:当管理办公室的计算机根据来自车型判别 机和自动收费机的信息判断为支付正常时,栏杆自动打开;确认车辆通过后, 栏杆再一次关闭。
磁性条形码识别装置:装置由茶入口、传送部分、磁头、舌门、大控部分、 收纳部分、电源部分以及控制部分组成。与输送相关部分都有光电传感器 进行监测和检查。条形码分别由粗线和细线组成,粗线和细线分别表示 1和 0。这种用磁粉印刷的条形码可以用磁头来读取,其原理根据法拉第电磁 感应定律可以用下式来表示电压值
e =— N
e :感应电压 N:线圈的匝数 :磁通量 t :时间
介质上的微小磁粉产生的漏磁通穿过磁头时,根据上式的电磁感应定律, 线圈上将产生与介质的移动速度相对应的感应电压。磁头读取到的模拟量波形 经过加工得到数字量波形(方波形 。这种方波形与所印刷的条形码一致。系统 将这种波形转换成原来的数字,瞬时做出正确与否的判断,并向自动栏杆发出 控制命令。
9. 步进电机的转速—转矩特性附图 P33
静转矩:步进电机转子不转时的电磁转矩,这是步进电机所能产生的最大转 矩。 最大空载启动频率:在空载静止状态下,能够使电机瞬时启动的最大输入脉 冲频率。
最大响应频率(空在运行频率 :输入脉冲频率缓慢上升时,步进电机能够 不失步运行的极限频率。
10. 增量编码器:通过对产生的方波进行计数来检测旋转角度。有 A 相、 B 相、 Z 相三条光栅, A 相与 B 相的相位差为 90°,利用 B 相的上升沿触发检测 A 相的状态,以此判断旋转方向, Z 相为原点信号。
11.
直线光栅尺:用于检测直线位移。通常包括一长和一短两块配套使用,其中长 的称为标尺光栅或长光栅,一般固定在机床移动部件上,要求与行程等长。短 的为指示光栅或短光栅,装在机床固定部件上,它是依据相对运动的原理来产 生光信号,这些信号经过光电器件的转换处理后用来检测机床装置的位移。
12. 异步电机的转矩—转速特性曲线:从转速为 0的启动转矩开始,随着转速增 加,转矩也逐渐增加。当超过最大转矩时,变成与直流电机相似的下降特性。 附图
13. 检测:从外界获得信息,并从中提取有用信息的处理。
14. 并行工程:把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协 调的一种工作顺序。
15. 绿色设计:从并行工程图像发展而来,在新产品开发阶段就考虑其整个生命 周期内对环境的影响,从而减少对环境的污染、资源的浪费,使用安全和人 类健康等产生的副作用。
16. 磁悬浮控制系统 :
电磁铁能够非接触的吸起一个质量为 m 的铁球,系统中用位移传感器来检测 铁球的中心位置 x 。 C=ax+b 电磁铁对铁球的吸引力 fa 由间隙量 c 和电磁 铁电流 i 决定, fa=(f1+f2 =fxei。铁球中心位置的检测信号输入到控制 器,利用一定的控制算法产生控制电压 u ,再将控制电压输入到电瓶放大器, 产生电磁铁线圈的驱动电流 i ,由电瓶 i 和位置 x 决定的吸引力 fa 与重力 矢量 mgei 的合力,按运动定律确定铁球的中心位置。同时,在电磁铁上还 会受到电流放大器的随机干扰和机械振动的影响,产生随机的动态吸引力 w 。
可选择末端执行器型两关节机械手 :