Στη σύγχρονη τεχνολογία ρομποτικής, ειδικά στον τομέα των βιομηχανικών ρομπότ, οι πέντε βασικές τεχνολογίες περιλαμβάνουνσερβοκινητήρες, μειωτήρες, ενώσεις κίνησης, ελεγκτές και ενεργοποιητές. Αυτές οι βασικές τεχνολογίες κατασκευάζουν από κοινού το δυναμικό σύστημα και το σύστημα ελέγχου του ρομπότ, διασφαλίζοντας ότι το ρομπότ μπορεί να επιτύχει ακριβή, γρήγορο και ευέλικτο έλεγχο κίνησης και εκτέλεση εργασιών. Τα ακόλουθα θα παρέχουν μια εις βάθος ανάλυση αυτών των πέντε βασικών τεχνολογιών:
1. Σερβοκινητήρας
Οι σερβοκινητήρες είναι η «καρδιά» των συστημάτων ισχύος ρομπότ, που είναι υπεύθυνοι για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια και την κίνηση των διαφόρων αρθρώσεων του ρομπότ. Το βασικό πλεονέκτημα των σερβοκινητήρων έγκειται στις δυνατότητες ελέγχου θέσης, ταχύτητας και ροπής υψηλής ακρίβειας.
Αρχή λειτουργίας: Οι σερβοκινητήρες συνήθως χρησιμοποιούν σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PMSM) ή σερβοκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC Servo) για να ελέγχουν με ακρίβεια τη θέση και την ταχύτητα του ρότορα κινητήρα αλλάζοντας τη φάση του ρεύματος εισόδου. Ο ενσωματωμένος κωδικοποιητής παρέχει σήματα ανάδρασης σε πραγματικό χρόνο, σχηματίζοντας ένα σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου για την επίτευξη υψηλής δυναμικής απόκρισης και ακριβούς ελέγχου.
Χαρακτηριστικά: Οι σερβοκινητήρες έχουν τα χαρακτηριστικά μεγάλου εύρους στροφών, υψηλής απόδοσης, χαμηλής αδράνειας κ.λπ. Μπορούν να ολοκληρώσουν ενέργειες επιτάχυνσης, επιβράδυνσης και τοποθέτησης σε πολύ σύντομο χρόνο, κάτι που είναι κρίσιμο για εφαρμογές ρομπότ που απαιτούν συχνή στάση εκκίνησης και ακριβή τοποθέτηση .
Έξυπνος έλεγχος: Οι σύγχρονοι σερβοκινητήρες ενσωματώνουν επίσης προηγμένους αλγόριθμους όπως έλεγχος PID, προσαρμοστικός έλεγχος κ.λπ., οι οποίοι μπορούν να προσαρμόσουν αυτόματα τις παραμέτρους σύμφωνα με τις αλλαγές φορτίου για να διατηρήσουν σταθερή απόδοση.
2. Μειωτής
Λειτουργία: Ο μειωτήρας συνδέεται μεταξύ του σερβοκινητήρα και της άρθρωσης ρομπότ και η κύρια λειτουργία του είναι να μειώσει την έξοδο περιστροφής υψηλής ταχύτητας του κινητήρα, να αυξήσει τη ροπή και να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις υψηλής ροπής και χαμηλής ταχύτητας της άρθρωσης ρομπότ .
Τύπος: Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι μειωτήρες περιλαμβάνουν αρμονικούς μειωτήρες και μειωτήρες RV. Ανάμεσά τους,Μειωτές RVείναι ιδιαίτερα κατάλληλα για δομές αρμών πολλαπλών αξόνων σε βιομηχανικά ρομπότ λόγω της υψηλής ακαμψίας, της υψηλής ακρίβειας και της μεγάλης αναλογίας μετάδοσης.
Τεχνικά σημεία: Η ακρίβεια κατασκευής του μειωτήρα επηρεάζει άμεσα την επαναλαμβανόμενη ακρίβεια τοποθέτησης και τη λειτουργική σταθερότητα του ρομπότ. Το εσωτερικό διάκενο πλέγματος γραναζιών των μειωτήρων υψηλής τεχνολογίας είναι εξαιρετικά μικρό και πρέπει να έχουν καλή αντοχή στη φθορά και μεγάλη διάρκεια ζωής.
4. Ελεγκτής
Βασική λειτουργία: Ο ελεγκτής είναι ο εγκέφαλος του ρομπότ, ο οποίος λαμβάνει οδηγίες και ελέγχει την κατάσταση κίνησης κάθε άρθρωσης με βάση προκαθορισμένα προγράμματα ή αποτελέσματα υπολογισμών σε πραγματικό χρόνο.
Τεχνική αρχιτεκτονική: Βασισμένος σε ενσωματωμένα συστήματα, ο ελεγκτής ενσωματώνει κυκλώματα υλικού, επεξεργαστές ψηφιακού σήματος, μικροελεγκτές και διάφορες διεπαφές για την επίτευξη σύνθετων λειτουργιών όπως σχεδιασμός κίνησης, δημιουργία τροχιάς και σύντηξη δεδομένων αισθητήρων.
Προηγμένοι αλγόριθμοι ελέγχου:Σύγχρονοι ελεγκτές ρομπότυιοθετούν συνήθως προηγμένες θεωρίες ελέγχου, όπως Πρόβλεψη Μοντέλου (MPC), Έλεγχο Μεταβλητής Δομής Λειτουργίας ολίσθησης (SMC), Έλεγχο Ασαφής Λογικής (FLC) και Προσαρμοστικό Έλεγχο για την αντιμετώπιση προκλήσεων ελέγχου σε σύνθετες απαιτήσεις εργασιών και αβέβαια περιβάλλοντα.
5. Εκτελεστής
Ορισμός και λειτουργία: Ένας ενεργοποιητής είναι μια συσκευή που μετατρέπει τα ηλεκτρικά σήματα που εκπέμπονται από έναν ελεγκτή σε πραγματικές φυσικές ενέργειες. Συνήθως αναφέρεται σε μια πλήρη μονάδα οδήγησης που αποτελείται από σερβοκινητήρες, μειωτήρες και σχετικά μηχανικά εξαρτήματα.
Έλεγχος δύναμης και έλεγχος θέσης: Ο ενεργοποιητής δεν χρειάζεται μόνο να επιτύχει ακριβή έλεγχο θέσης, αλλά πρέπει επίσης να εφαρμόσει έλεγχο ροπής ή απτικής ανάδρασης για κάποια διάταξη ακριβείας ή ρομπότ ιατρικής αποκατάστασης, δηλαδή λειτουργία ελέγχου δύναμης, για να διασφαλίσει ευαισθησία και ασφάλεια στη δύναμη κατά τη διάρκεια τη διαδικασία λειτουργίας.
Πλεονασμός και Συνεργασία: Στα ρομπότ πολλαπλών συνδέσμων, διάφοροι ενεργοποιητές πρέπει να συντονίσουν την εργασία τους και χρησιμοποιούνται προηγμένες στρατηγικές ελέγχου για να χειριστούν τα φαινόμενα σύζευξης μεταξύ των αρθρώσεων, επιτυγχάνοντας ευέλικτη κίνηση και βελτιστοποίηση διαδρομής του ρομπότ στο διάστημα.
6. Τεχνολογία αισθητήρων
Αν και δεν αναφέρεται ρητά στις πέντε βασικές τεχνολογίες, η τεχνολογία αισθητήρων είναι ένα σημαντικό στοιχείο για τα ρομπότ για την επίτευξη αντίληψης και έξυπνης λήψης αποφάσεων. Για υψηλής ακρίβειας και έξυπνα σύγχρονα ρομπότ, η ενσωμάτωση πολλαπλών αισθητήρων (όπως αισθητήρες θέσης, αισθητήρες ροπής, αισθητήρες όρασης, κ.λπ.) για τη λήψη πληροφοριών περιβάλλοντος και αυτοκατάστασης είναι ζωτικής σημασίας.
Αισθητήρες θέσης και ταχύτητας: Ο κωδικοποιητής είναι εγκατεστημένος στον σερβοκινητήρα για να παρέχει ανάδραση θέσης και ταχύτητας σε πραγματικό χρόνο, σχηματίζοντας ένα σύστημα ελέγχου κλειστού βρόχου. Επιπλέον, οι αισθητήρες γωνίας άρθρωσης μπορούν να μετρήσουν με ακρίβεια την πραγματική γωνία περιστροφής κάθε κινούμενης άρθρωσης.
Αισθητήρες δύναμης και ροπής: ενσωματωμένοι στον τελικό τελεστή ενεργοποιητών ή ρομπότ, που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της δύναμης επαφής και της ροπής, επιτρέποντας στα ρομπότ να έχουν ομαλή λειτουργία και χαρακτηριστικά ασφαλούς αλληλεπίδρασης.
Αισθητήρες οπτικής και περιβαλλοντικής αντίληψης: συμπεριλαμβανομένων καμερών, LiDAR, κάμερες βάθους κ.λπ., που χρησιμοποιούνται για ανακατασκευή 3D σκηνής, αναγνώριση και παρακολούθηση στόχων, πλοήγηση αποφυγής εμποδίων και άλλες λειτουργίες, που επιτρέπουν στα ρομπότ να προσαρμόζονται σε δυναμικά περιβάλλοντα και να λαμβάνουν αντίστοιχες αποφάσεις.
7. Τεχνολογία Επικοινωνιών και Δικτύων
Η αποτελεσματική τεχνολογία επικοινωνίας και η αρχιτεκτονική δικτύου είναι εξίσου ζωτικής σημασίας σε συστήματα πολλαπλών ρομπότ και σενάρια τηλεχειρισμού
Εσωτερική επικοινωνία: Η ανταλλαγή δεδομένων υψηλής ταχύτητας μεταξύ ελεγκτών και μεταξύ ελεγκτών και αισθητήρων απαιτεί σταθερή τεχνολογία διαύλου, όπως CANopen, EtherCAT και άλλα βιομηχανικά πρωτόκολλα Ethernet σε πραγματικό χρόνο.
Εξωτερική επικοινωνία: Μέσω τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας όπως Wi Fi, 5G, Bluetooth κ.λπ., τα ρομπότ μπορούν να αλληλεπιδρούν με άλλες συσκευές και διακομιστές cloud για να επιτύχουν απομακρυσμένη παρακολούθηση, ενημερώσεις προγραμμάτων, ανάλυση μεγάλων δεδομένων και άλλες λειτουργίες.
8. Διαχείριση Ενέργειας και Ενέργειας
Σύστημα τροφοδοσίας: Επιλέξτε ένα τροφοδοτικό κατάλληλο για τα χαρακτηριστικά του φόρτου εργασίας του ρομπότ και σχεδιάστε ένα εύλογο σύστημα διαχείρισης ενέργειας για να εξασφαλίσετε μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία και να καλύψετε ξαφνικές απαιτήσεις υψηλής ισχύος.
Τεχνολογία ανάκτησης ενέργειας και εξοικονόμησης ενέργειας: Ορισμένα προηγμένα συστήματα ρομπότ έχουν αρχίσει να υιοθετούν την τεχνολογία ανάκτησης ενέργειας, η οποία μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας κατά την επιβράδυνση για τη βελτίωση της συνολικής ενεργειακής απόδοσης.
9. Επίπεδο λογισμικού και αλγορίθμου
Αλγόριθμοι σχεδιασμού και ελέγχου κίνησης: Από τη δημιουργία τροχιάς και τη βελτιστοποίηση διαδρομής έως τις στρατηγικές ανίχνευσης σύγκρουσης και αποφυγής εμποδίων, οι προηγμένοι αλγόριθμοι υποστηρίζουν την αποτελεσματική και ακριβή κίνηση των ρομπότ.
Τεχνητή Νοημοσύνη και Αυτόνομη Μάθηση: Χρησιμοποιώντας τεχνολογίες όπως η μηχανική μάθηση και η βαθιά μάθηση, τα ρομπότ μπορούν συνεχώς να εκπαιδεύονται και να επαναλαμβάνονται για να βελτιώνουν τις ικανότητές τους ολοκλήρωσης εργασιών, επιτρέποντας πιο περίπλοκη λογική λήψης αποφάσεων και αυτόνομη συμπεριφορά.
10.Τεχνολογία αλληλεπίδρασης ανθρώπινου υπολογιστή
Σε πολλά σενάρια εφαρμογών, ειδικά στους τομείς των ρομπότ υπηρεσιών και των συνεργατικών ρομπότ, η εξανθρωπισμένη τεχνολογία αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή είναι ζωτικής σημασίας:
Αναγνώριση και σύνθεση ομιλίας: Με την ενσωμάτωση της τεχνολογίας επεξεργασίας φυσικής γλώσσας (NLP), τα ρομπότ είναι σε θέση να κατανοούν τις ανθρώπινες φωνητικές εντολές και να παρέχουν ανατροφοδότηση σε καθαρή και φυσική ομιλία.
Απτική αλληλεπίδραση: Σχεδιάστε ρομπότ με μηχανισμούς απτικής ανάδρασης που μπορούν να προσομοιώσουν ρεαλιστικές απτικές αισθήσεις, βελτιώνοντας την εμπειρία και την ασφάλεια του χρήστη κατά τη λειτουργία ή την αλληλεπίδραση.
Αναγνώριση χειρονομιών: Χρήση τεχνολογίας όρασης υπολογιστή για την καταγραφή και ανάλυση ανθρώπινων χειρονομιών, επιτρέποντας στα ρομπότ να ανταποκρίνονται σε εντολές χειρονομιών χωρίς επαφή και να επιτυγχάνουν διαισθητικό λειτουργικό έλεγχο.
Εκφράσεις προσώπου και υπολογισμός συναισθημάτων: Τα κοινωνικά ρομπότ διαθέτουν συστήματα έκφρασης προσώπου και δυνατότητες αναγνώρισης συναισθημάτων που μπορούν να εκφράσουν συναισθήματα, προσαρμόζοντας έτσι καλύτερα τις συναισθηματικές ανάγκες των ανθρώπων και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της επικοινωνίας
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-05-2024
