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仿人機(jī)器人用多路集成伺服驅(qū)動系統(tǒng)散熱建模及優(yōu)化仿人機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)量多,且內(nèi)部空間狹小,所以要求驅(qū)動器在能夠驅(qū)動多路電機(jī)的同時,盡量少的占用空間,且散熱良好。提高機(jī)器人驅(qū)動器的散熱性能,降低驅(qū)動器工作時的溫度,可以提高驅(qū)動器中電子元器件的工作壽命,進(jìn)而延長整個機(jī)器人系統(tǒng)的無故障工作時長。此外,在散熱條件差時,熱量會隨著機(jī)器人運(yùn)動時間而積累,導(dǎo)致整個機(jī)器人系統(tǒng)溫度會過高,影響了機(jī)器人的連續(xù)工作時長。目前仿人機(jī)器人都受到散熱問題的影響,連續(xù)工作時長較短。但是目前對于機(jī)器人驅(qū)動器散熱的研究較少,且都是針對單路驅(qū)動器散熱的研究,尚無對于機(jī)器人用多路集成驅(qū)動器散熱的研究。根據(jù)仿人機(jī)器人的需求和特點,對機(jī)器人用多路集成驅(qū)動器的散熱問題進(jìn)行研究。利用傳熱學(xué)理論,結(jié)合驅(qū)動器系統(tǒng)散熱時的流場特點,建立熱阻模型,以計算驅(qū)動器系統(tǒng)在工作時的溫度。由于在驅(qū)動器系統(tǒng)中,電路板是分層排列的,因此以驅(qū)動器系統(tǒng)中各層的距離參數(shù)作為設(shè)計變量,以降低驅(qū)動器系統(tǒng)在工作時的最高溫度為優(yōu)化目標(biāo),對驅(qū)動器系統(tǒng)的散熱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果,在Fluent中進(jìn)行建模仿真以驗證優(yōu)化設(shè)計的效果。經(jīng)過仿真驗證,證實優(yōu)化設(shè)計能夠有效提高驅(qū)動器系統(tǒng)的散熱能力,使得驅(qū)動器系統(tǒng)的散熱性能完全滿足機(jī)器人的需求。由于機(jī)器人在工作時,其驅(qū)動器的熱耗功率是隨時間變化的,因此對熱阻模型進(jìn)行改進(jìn),獲得了可以描述瞬態(tài)過程的熱容熱阻模型。在此模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)電機(jī)的力矩曲線,可以計算出驅(qū)動器系統(tǒng)中各個單路驅(qū)動器的溫度曲線。根據(jù)溫度曲線,將工作過程中溫度高的單路驅(qū)動器布置在散熱效果較好的位置,以降低驅(qū)動器系統(tǒng)工作時的最高溫度。為“GoRoBoT-Ⅱ”型類人猿機(jī)器人設(shè)計了一款多路集成的直流伺服驅(qū)動器,并對其建立了熱阻模型、進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計、完成了仿真驗證,提升了驅(qū)動器的散熱性能;此外,還建立了用于瞬態(tài)溫度計算的
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