机器人驱动控制的国内外研究状况与发展历程机器人所用的控制电机大多分为直流无刷电机和直流有刷电机两种[2]。直流有刷电机的控制相对来说比较简单,其控制技术已经相当成熟。直流无刷电机是根据直流有刷电机的结构所演变出来的,其驱动控制方面美国、德国、日本等国家起步比较早,他们在这方面所投入的研究也比较多,已经达到了一个很高的水准,处于国际的领先水平。而国内对于这一方面的研究还相对来说比较少,有待于发展。下面介绍国内外在直流无刷电机的驱动控制方面的发展历程。84941
1 国外的发展历程
在直流无刷电机的驱动控制的研究领域,国外的专业人士已经取得了很多的成果。
自从上个世纪初开始,美国等工业发达的国家就已经有人着手究以电力取代机械实现换向功能的直流无刷电机,但因为那会儿大功率的电子器件的发展刚开始起步,所以导致无刷电机的研究条件变得苛刻,只能放在实验室去使用,并没有实用的价值,无法将其大范围的推广。直到二十世纪的六十年代,美国人D。Harrison带着他的团队最先申请了用大功率晶体管代替机械式电刷来进行电机换向控制的专利,才意味着直流无刷电机的正式诞生。二十世纪八十年代,在汉诺威贸易博览会上,德国的西德MANNESMANN公司正式推出了MAC方波无刷电机以及它配套的驱动器,代表着具有电子换相技术的直流无刷电机开始真正进入实际使用阶段。H。R。Bolton于1986年对方波无刷电机进行了全面而又系统的概述,成为了研究方波直流无刷电机的经典文献,这一概述代表着在理论上方波无刷电机已经达到了成熟。紧接着,国际上掀起了对直流无刷电机研究的热潮,在这样的氛围下,方波直流无刷电机和正弦波直流无刷电机接连被研制出来。对正弦波的无刷电机的控制需要比较精确的转子的位置信号,所以它使用的位置传感器的结构会较为复杂,成本相对来说也比较高。但它的控制方法多种多样,转矩的波动范围也较小,所以它正常运用于伺服控制系统。方波型的无刷电机,对它供电的电流的波形为方波,它的控制系统对转子的位置的信号反馈要求不严格,仅仅只要得到一些个转子的关键位置的信号就行了,所以它的价格也比较低,外加上对它控制的实现方式比较简单,因此方波直流无刷电机得到了大范围的使用。所以在大多数情况下,直流无刷电机一般是指方波型的无刷电机[3]。论文网
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2 国内的发展历程
在国内,对于直流无刷电机的研究相对于欧美国家确实是有很大差距。因为我们对无刷电机的研究最早只是开始于1975年,而且还仅仅是在一些高等院校进行,一开始并没有多大的重视。直到近些年直流无刷电机才以其优越的性能迈入国人的视线之中。目前,我国的直流无刷电机处于在小功率运行的范畴内,已经慢慢地向大范围推广转变,如上海电机所、西安电机所、雅腾电机、力辉电机以及中大电机这些公司所生产的电机已经开始步入量产阶段。在国内,直流无刷电机一开始的应用是在风机上面,这种产品噪音小、控制精准、转速快,它一出现,便被迅速地应用。近些年,在智能家电、机器人以及军工方面各类用途的直流无刷电机,为生活、科技以及国防事业做出了巨大的贡献。但因为电机的主要电子器件方面的生产水平和国外依然存在比较大的差异,我国的直流无刷电机依旧有很大的研究与提升空间。