В съвременната роботизирана технология, особено в областта на индустриалните роботи, петте ключови технологии включватсерво мотори, редуктори, задвижващи съединения, контролери и задвижващи механизми. Тези основни технологии съвместно изграждат динамичната система и системата за управление на робота, като гарантират, че роботът може да постигне прецизен, бърз и гъвкав контрол на движението и изпълнение на задачи. Следното ще предостави задълбочен анализ на тези пет ключови технологии:
1. Серво мотор
Серво моторите са „сърцето“ на системите за захранване на роботи, отговорни за преобразуването на електрическата енергия в механична енергия и задвижването на движението на различни стави на робота. Основното предимство на серво моторите се крие в техните възможности за високо прецизно управление на позицията, скоростта и въртящия момент.
Принцип на работа: Серво моторите обикновено използват синхронни двигатели с постоянен магнит (PMSM) или серво мотори с променлив ток (AC Servo) за прецизно управление на позицията и скоростта на ротора на двигателя чрез промяна на фазата на входния ток. Вграденият енкодер осигурява сигнали за обратна връзка в реално време, образувайки система за управление със затворен контур за постигане на висока динамична реакция и прецизен контрол.
Характеристики: Серво моторите имат характеристиките на широк обхват на скоростта, висока ефективност, ниска инерция и т.н. Те могат да извършат действия за ускорение, забавяне и позициониране за много кратко време, което е от решаващо значение за приложения на роботи, които изискват често стартово спиране и прецизно позициониране .
Интелигентно управление: Модерните серво мотори също интегрират усъвършенствани алгоритми като PID управление, адаптивно управление и т.н., които могат автоматично да регулират параметрите според промените в натоварването, за да поддържат стабилна производителност.
2. Редуктор
Функция: Редукторът е свързан между серво мотора и шарнира на робота и основната му функция е да намали мощността на високоскоростно въртене на двигателя, да увеличи въртящия момент и да отговори на изискванията за висок въртящ момент и ниска скорост на шарнира на робота .
Тип: Често използваните редуктори включват хармонични редуктори и RV редуктори. Сред тях,RV редукториса особено подходящи за многоосни шарнирни структури в промишлени роботи поради тяхната висока твърдост, висока прецизност и голямо съотношение на предаване.
Технически точки: Производствената точност на редуктора пряко влияе върху повтарящата се точност на позициониране и работната стабилност на робота. Вътрешният просвет на зъбното колело на редукторите от висок клас е изключително малък и те трябва да имат добра устойчивост на износване и дълъг експлоатационен живот.
4. Контролер
Основна функция: Контролерът е мозъкът на робота, който получава инструкции и контролира състоянието на движение на всяка става въз основа на предварително зададени програми или резултати от изчисления в реално време.
Техническа архитектура: Базиран на вградени системи, контролерът интегрира хардуерни схеми, цифрови сигнални процесори, микроконтролери и различни интерфейси за постигане на сложни функции като планиране на движение, генериране на траектория и сливане на данни от сензори.
Разширени алгоритми за управление:Съвременни контролери за роботиобикновено възприемат усъвършенствани теории за управление като моделно предсказуемо управление (MPC), управление на променлива структура в плъзгащ се режим (SMC), размито логическо управление (FLC) и адаптивно управление, за да се справят с предизвикателствата при управление в сложни изисквания на задачите и несигурни среди.
5. Изпълнител
Определение и функция: Актуаторът е устройство, което преобразува електрическите сигнали, излъчвани от контролера, в действителни физически действия. Обикновено се отнася до пълен задвижващ блок, съставен от серво мотори, редуктори и свързани механични компоненти.
Контрол на силата и контрол на позицията: Задвижващият механизъм не само трябва да постигне прецизен контрол на позицията, но също така трябва да приложи контрол на въртящия момент или тактилна обратна връзка за някои прецизни сглобки или роботи за медицинска рехабилитация, тоест режим на контрол на силата, за да осигури чувствителност на силата и безопасност по време процеса на операцията.
Излишък и сътрудничество: При многоставните роботи различните задвижващи механизми трябва да координират работата си и се използват усъвършенствани стратегии за управление, за да се справят с ефектите на свързване между ставите, постигайки гъвкаво движение и оптимизация на пътя на робота в пространството.
6. Сензорна технология
Въпреки че не е изрично спомената в петте ключови технологии, сензорната технология е важен компонент за роботите за постигане на възприятие и интелигентно вземане на решения. За високопрецизните и интелигентни съвременни роботи интегрирането на множество сензори (като сензори за позиция, сензори за въртящ момент, сензори за зрение и т.н.) за получаване на информация за околната среда и собственото състояние е от решаващо значение.
Сензори за позиция и скорост: Енкодерът е инсталиран на серво мотора, за да осигури обратна връзка за позиция и скорост в реално време, образувайки система за управление със затворен контур; В допълнение, сензорите за ъгъл на ставите могат точно да измерват действителния ъгъл на въртене на всяко подвижно съединение.
Сензори за сила и въртящ момент: вградени в крайния ефектор на задвижващи механизми или роботи, използвани за усещане на контактна сила и въртящ момент, което позволява на роботите да имат възможности за гладка работа и характеристики на безопасно взаимодействие.
Сензори за визуално възприятие и възприемане на околната среда: включително камери, LiDAR, камери за дълбочина и др., използвани за 3D реконструкция на сцена, разпознаване и проследяване на цели, навигация за избягване на препятствия и други функции, позволяващи на роботите да се адаптират към динамична среда и да вземат съответните решения.
7. Комуникационни и мрежови технологии
Ефективната комуникационна технология и мрежовата архитектура са еднакво важни при системи с множество роботи и сценарии за дистанционно управление
Вътрешна комуникация: Високоскоростният обмен на данни между контролери и между контролери и сензори изисква стабилна шинна технология, като CANopen, EtherCAT и други индустриални Ethernet протоколи в реално време.
Външна комуникация: Чрез безжични комуникационни технологии като Wi Fi, 5G, Bluetooth и др., роботите могат да взаимодействат с други устройства и облачни сървъри, за да постигнат дистанционно наблюдение, актуализации на програми, анализ на големи данни и други функции.
8. Управление на енергията и захранването
Захранваща система: Изберете захранване, подходящо за характеристиките на работното натоварване на робота, и проектирайте разумна система за управление на захранването, за да осигурите дългосрочна стабилна работа и да посрещнете внезапни изисквания за висока мощност.
Възстановяване на енергия и технология за пестене на енергия: Някои усъвършенствани роботизирани системи са започнали да възприемат технология за възстановяване на енергия, която преобразува механичната енергия в съхранение на електрическа енергия по време на забавяне, за да подобри цялостната енергийна ефективност.
9. Ниво на софтуер и алгоритъм
Алгоритми за планиране и контрол на движението: От генериране на траектория и оптимизиране на пътя до откриване на сблъсък и стратегии за избягване на препятствия, усъвършенстваните алгоритми поддържат ефективното и прецизно движение на роботите.
Изкуствен интелект и автономно обучение: Използвайки технологии като машинно обучение и задълбочено обучение, роботите могат непрекъснато да се обучават и итерират, за да подобрят способностите си за изпълнение на задачи, позволявайки по-сложна логика за вземане на решения и автономно поведение.
10.Технология за взаимодействие между човек и компютър
В много сценарии на приложение, особено в областта на обслужващите роботи и роботите за сътрудничество, хуманизираната технология за взаимодействие човек-компютър е от решаващо значение:
Разпознаване и синтез на реч: Чрез интегриране на технологията за обработка на естествен език (NLP), роботите са в състояние да разбират човешки гласови команди и да предоставят обратна връзка в ясна и естествена реч.
Тактилно взаимодействие: Проектирайте роботи с тактилни механизми за обратна връзка, които могат да симулират реалистични тактилни усещания, подобрявайки потребителското изживяване и безопасността по време на работа или взаимодействие.
Разпознаване на жестове: Използване на технология за компютърно зрение за улавяне и анализиране на човешки жестове, което позволява на роботите да реагират на команди с безконтактни жестове и да постигнат интуитивен оперативен контрол.
Изразяване на лицето и изчисляване на емоции: Социалните роботи имат системи за изражение на лицето и възможности за разпознаване на емоции, които могат да изразяват емоции, като по този начин се адаптират по-добре към емоционалните нужди на хората и подобряват ефективността на комуникацията
Време на публикуване: 05 септември 2024 г
