CoolDrive A8伺服驱动器在工业机器人上的应用

• 关键词：清能德创,,,CoolDrive,A8,,工业机器人,高端伺服
• 作者：清能德创
• 摘要：本文旨在介绍CoolDrive A8伺服驱动器在6轴关节型工业机器人上的应用，同时为客户提供一套完整的机器人电控系统解决方案。

 1、概述

近年来，中国的工业机器人新装量和保有量都呈现快速的增长，目前总体保有量已经接近10万台，而且据调研机构预计，未来中国工业机器人市场每年还将以20%的增速增长。虽然机器人应用已经在国内得到快速的发展，但是我国机器人市场仍然以国外企业为主，本土企业的市场占有率仅占4%。这其中一个很主要的原因就是机器人核心零部件的国产化进程较慢，国内机器人整机厂商只能进口国外产品，导致整机成本较高，在同国外厂商的竞争中处于劣势。

CoolDrive A8伺服驱动器是清能德创电气技术（北京）有限公司最新推出的国内首款网络化模块化伺服驱动产品，融合了共直流母线、能效管理、功能安全，多轴同步等多项创新技术，为客户提供更节能，更灵活，更安全的伺服系统。CoolDrive A8从产品形态、功能上来说非常适合用于工业机器人行业，完全可以替代国外同类产品，为客户提供更具性价比的方案。

2、国产50kG六关节工业机器人

本次项目所使用的50kG六关节工业机器人是国产最新型号，具有结构紧凑，关节速度较高，动态响应快，精度高，过载能力强等特点。电控系统采用总线结构，扩展应用方便。适用于搬运，激光切割，打磨抛光等场合。其产品性能如下表所示：

表1 机器人性能参数表

图1机器人机械系统组成图

3、系统设计

3.1客户需求

客户这台6关节工业机器人要求实现较高的关节速度和重复定位精度，同时要求在带载运行时保持机器人的稳定性。此外，客户要求可通过控制器对伺服驱动器的内部功能参数进行人工在线设定，以便实现精确控制。

3.2设计难点

工业机器人是非常典型的多轴控制系统，为使机器人能达到较高的重复定位精度，除了要求控制器有很强的路径规划算法及插补功能以外，伺服驱动器也必须保证在执行控制器位置指令时，保持所有关节严格同步。而为了提高机器人的运行速度，就需要伺服系统具有很强的瞬时过载能力和极高的动态响应特性。

如何减少机器人在运行过程中发生的振动，一直是机器人用伺服系统的一个难题，这也是很多国内伺服产品无法应用到工业机器人上的一个原因。

振动主要出现在两种工况，一是机器人在启动和停止时，机器人本体和末端会发生振动；一是机器人在高速运行，并移动范围较大时，本体会出现振动和运行轨迹偏差较大的现象。引起振动的主要原因就是机器人各个关节的惯量发生了较大变化，要消除振动必须在伺服驱动器中加入各种前馈补偿控制功能。

3.3系统方案设计

通过对客户需求的深入分析，我们为客户设计了“KEBA控制器+CoolDrive A8”伺服驱动器的电控系统解决方案。