汽车驾驶机器人驱动装置仿真研究(2)
1．2 汽车驾驶机器人国内外研究现状
1．3 驾驶机器人驱动技术研究现状
1．4 本课题研究内容
目前汽车驾驶机器人的驱动装置主要采用纯电动和电气混合的驱动方式，传统的驱动方式都不可避免的存在一些不足。如果采用当今热点研究的直线电机来驱动机器人的机械腿和机械手将会改善许多问题。所以本论文主要研究能够符合驾驶机器人的驱动要求的直线电机的仿真工作。
研究的具体内容如下：
1) 设计一个符合油门机械腿的驱动要求的直线电机；
2) 应用有限元仿真软件对所设计的电机进行结构参数的优化；
3) 应用有限元仿真软件对所设计的直线电机进行电磁仿真；
4) 应用有限元仿真软件对所涉及的直线电机进行热力仿真。
2 驱动装置方案设计
2．1 驱动装置的选择
传统的驱动装置中存在体积大、结构复杂、效率低和柔顺性欠佳等确定。本文主要研究的是一种新的驱动方式：电磁驱动。电磁驱动的方式是采用直线电机直接驱动机械腿和机械手。直线电机可以将电磁能直接转换成直线运动机械能，不再需要其他中间转换机构的传动设备，如此可以大大简化电机的结构。而且电机的控制精度高、柔顺性好等优点在机器人驱动装置应用中有可观的前景。
直线电机的构造可以根据实际需要制做成平板型、圆筒型或U形槽型等等各种型式。直线电机根据具体情况可以采用交流电源、直流电源或脉冲电源等各种类型的电源进行工作。直线电机把一架几吨重的飞机加速到500千米每小时的速度之需要几秒钟的时间。直线电机除了拥有运行速度快、产生推力大的特点以外，在低速情况下还具有位置精度高的特点。例如步进直线电动机，其能够实现步进为1um的超高精度。因此，直线电机又被运用到许多精密的仪器设备中[6]。
直线电机在驾驶机器人驱动装置上的应用具有广阔的前景，相比其他几种传统的驱动方式，采用直线电机驱动具有以下优点：
1) 机械效率高。直线电机无需机械转换可直接产生直线运动，没有了机械转换的效率损失。
2) 结构简单，体积小。由于不需要机械转换装置，所以整个机构简单、体积小、质量也轻。
3) 控制精度高。随着伺服控制技术的飞速发展，对直线电机的速度、位置、推力等的控制非常精确，而且容易实现。
4) 柔顺性好。机械手进行换挡操作时需要能够有人肌肉的柔顺性，而电磁驱动相比其他驱动方式在这方面更具优势。
2．2 直线电机的工作原理
直线电机的类型有许多，按照不同的分类方式有不同的分类类型。按照激励磁场方法的不同可以分成永磁式和电磁式；按照运动部件的不同可以分为动圈式和动铁心式；按照形状类型不同可以分成圆筒型和平板型；按照输入激励的不同可以分为交流电机和直流电机。虽然分类形式多种多样，但它们最基本的工作原理大同小异。下面就以永磁动圈式直流直线电机说明直线电机的基本工作原理[7]。
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