در فناوری رباتیک مدرن، به ویژه در زمینه ربات های صنعتی، پنج فناوری کلیدی را شامل می شودسروو موتورها، کاهنده ها، اتصالات حرکتی، کنترل کننده ها و محرک ها. این فناوری‌های اصلی به طور مشترک سیستم پویا و سیستم کنترل ربات را می‌سازند و تضمین می‌کنند که ربات می‌تواند به کنترل حرکت و اجرای وظایف دقیق، سریع و انعطاف‌پذیر دست یابد. موارد زیر تجزیه و تحلیل عمیقی از این پنج فناوری کلیدی ارائه می دهد:
1. سروو موتور
سروو موتورها "قلب" سیستم های قدرت ربات هستند که وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی و هدایت حرکت مفاصل مختلف ربات را بر عهده دارند. مزیت اصلی سروو موتورها در موقعیت دقیق، سرعت و قابلیت کنترل گشتاور آنها نهفته است.
اصل کار: سروموتورها معمولاً از موتورهای سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) یا سروو موتورهای جریان متناوب (AC Servo) برای کنترل دقیق موقعیت و سرعت روتور موتور با تغییر فاز جریان ورودی استفاده می کنند. رمزگذار داخلی سیگنال‌های بازخورد بلادرنگ را ارائه می‌کند و یک سیستم کنترل حلقه بسته را برای دستیابی به پاسخ دینامیکی بالا و کنترل دقیق تشکیل می‌دهد.
ویژگی ها: سروو موتورها دارای ویژگی های محدوده سرعت گسترده، راندمان بالا، اینرسی کم و غیره هستند. آنها می توانند اقدامات شتاب، کاهش سرعت و موقعیت یابی را در زمان بسیار کوتاهی کامل کنند، که برای کاربردهای رباتی که نیاز به استارت مکرر و موقعیت یابی دقیق دارند، بسیار مهم است. .
کنترل هوشمند: سروو موتورهای مدرن همچنین الگوریتم های پیشرفته ای مانند کنترل PID، کنترل تطبیقی و غیره را ادغام می کنند که می توانند به طور خودکار پارامترها را با توجه به تغییرات بار تنظیم کنند تا عملکرد پایدار را حفظ کنند.
2. کاهنده
عملکرد: کاهنده بین سروو موتور و مفصل ربات متصل می شود و عملکرد اصلی آن کاهش خروجی چرخش با سرعت بالا موتور، افزایش گشتاور و برآوردن الزامات گشتاور بالا و سرعت کم اتصال ربات است. .
نوع: کاهنده های رایج شامل کاهنده هارمونیک و کاهنده های RV هستند. در میان آنها،کاهش دهنده های RVبه دلیل استحکام بالا، دقت بالا و نسبت انتقال زیاد، به ویژه برای سازه های مشترک چند محوره در ربات های صنعتی مناسب هستند.
نکات فنی: دقت ساخت کاهنده مستقیماً بر دقت موقعیت یابی مکرر و پایداری عملیاتی ربات تأثیر می گذارد. فاصله توری دنده داخلی کاهنده های سطح بالا بسیار کم است و باید مقاومت در برابر سایش خوب و عمر طولانی داشته باشند.
4. کنترل کننده
عملکرد اصلی: کنترلر مغز ربات است که دستورالعمل ها را دریافت کرده و وضعیت حرکت هر مفصل را بر اساس برنامه های از پیش تعیین شده یا نتایج محاسبات بلادرنگ کنترل می کند.
معماری فنی: بر اساس سیستم های تعبیه شده، کنترل کننده مدارهای سخت افزاری، پردازنده های سیگنال دیجیتال، میکروکنترلرها و رابط های مختلف را برای دستیابی به عملکردهای پیچیده ای مانند برنامه ریزی حرکت، تولید مسیر و ترکیب داده های حسگر یکپارچه می کند.
الگوریتم های کنترل پیشرفته:کنترلرهای ربات مدرنمعمولاً تئوری‌های کنترلی پیشرفته مانند کنترل پیش‌بینی مدل (MPC)، کنترل ساختار متغیر حالت لغزشی (SMC)، کنترل منطق فازی (FLC) و کنترل تطبیقی را برای رسیدگی به چالش‌های کنترل در الزامات وظایف پیچیده و محیط‌های نامشخص اتخاذ می‌کنند.
5. مجری
تعریف و عملکرد: محرک وسیله ای است که سیگنال های الکتریکی ساطع شده توسط یک کنترل کننده را به اعمال فیزیکی واقعی تبدیل می کند. معمولاً به یک واحد محرکه کامل متشکل از موتورهای سروو، کاهنده ها و اجزای مکانیکی مرتبط اشاره دارد.
کنترل نیرو و کنترل موقعیت: محرک نه تنها نیاز به دستیابی به کنترل دقیق موقعیت دارد، بلکه برای اطمینان از حساسیت نیرو و ایمنی در حین مونتاژ دقیق یا ربات های توانبخشی پزشکی، یعنی حالت کنترل نیرو، نیاز به اجرای گشتاور یا کنترل بازخورد لمسی نیز دارد. فرآیند عملیات
افزونگی و همکاری: در ربات‌های چند مفصلی، محرک‌های مختلف باید کار خود را هماهنگ کنند و از استراتژی‌های کنترلی پیشرفته برای کنترل اثرات جفت بین مفاصل، دستیابی به حرکت انعطاف‌پذیر و بهینه‌سازی مسیر ربات در فضا استفاده می‌شود.
6. تکنولوژی حسگر
اگرچه به صراحت در پنج فناوری کلیدی ذکر نشده است، فناوری حسگر جزء مهمی برای روبات‌ها برای دستیابی به ادراک و تصمیم‌گیری هوشمند است. برای روبات‌های مدرن با دقت بالا و هوشمند، ادغام چندین حسگر (مانند حسگرهای موقعیت، حسگرهای گشتاور، سنسورهای بینایی و غیره) برای به دست آوردن اطلاعات محیطی و وضعیت خود بسیار مهم است.
سنسورهای موقعیت و سرعت: رمزگذار بر روی موتور سروو نصب می شود تا موقعیت و بازخورد سرعت را در زمان واقعی ارائه دهد و یک سیستم کنترل حلقه بسته را تشکیل می دهد. علاوه بر این، سنسورهای زاویه مفصل می توانند زاویه چرخش واقعی هر مفصل متحرک را به دقت اندازه گیری کنند.
حسگرهای نیرو و گشتاور: تعبیه‌شده در اثربخش انتهایی محرک‌ها یا ربات‌ها، که برای حس کردن نیروی تماس و گشتاور استفاده می‌شوند و ربات‌ها را قادر می‌سازند تا قابلیت‌های عملکرد صاف و ویژگی‌های تعامل ایمن داشته باشند.
حسگرهای ادراک بصری و محیطی: از جمله دوربین‌ها، LiDAR، دوربین‌های عمق و غیره، که برای بازسازی صحنه سه بعدی، شناسایی و ردیابی هدف، ناوبری اجتناب از موانع و سایر عملکردها استفاده می‌شوند، که ربات‌ها را قادر می‌سازد تا با محیط‌های پویا وفق دهند و تصمیم‌های مربوطه را بگیرند.
7. ارتباطات و فناوری شبکه
فناوری ارتباطات کارآمد و معماری شبکه به همان اندازه در سیستم های چند رباتی و سناریوهای کنترل از راه دور بسیار مهم هستند
ارتباطات داخلی: تبادل داده با سرعت بالا بین کنترل‌کننده‌ها و بین کنترل‌کننده‌ها و حسگرها به فناوری گذرگاه پایدار مانند CANopen، EtherCAT و دیگر پروتکل‌های اترنت صنعتی بلادرنگ نیاز دارد.
ارتباطات خارجی: از طریق فناوری‌های ارتباطی بی‌سیم مانند وای فای، 5G، بلوتوث و غیره، ربات‌ها می‌توانند با سایر دستگاه‌ها و سرورهای ابری برای دستیابی به نظارت از راه دور، به‌روزرسانی‌های برنامه، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و سایر عملکردها تعامل داشته باشند.
8. مدیریت انرژی و توان
سیستم قدرت: یک منبع تغذیه مناسب برای ویژگی های حجم کاری ربات انتخاب کنید و یک سیستم مدیریت توان معقول را برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت و پاسخگویی به تقاضاهای ناگهانی با توان بالا طراحی کنید.
بازیابی انرژی و فناوری صرفه جویی در انرژی: برخی از سیستم های ربات پیشرفته شروع به استفاده از فناوری بازیابی انرژی کرده اند که انرژی مکانیکی را در حین کاهش سرعت به ذخیره انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا کارایی کلی انرژی را بهبود بخشد.
9. نرم افزار و سطح الگوریتم
الگوریتم های برنامه ریزی و کنترل حرکت: از تولید مسیر و بهینه سازی مسیر گرفته تا استراتژی های تشخیص برخورد و اجتناب از موانع، الگوریتم های پیشرفته از حرکت کارآمد و دقیق روبات ها پشتیبانی می کنند.
هوش مصنوعی و یادگیری خودمختار: با استفاده از فناوری‌هایی مانند یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق، ربات‌ها می‌توانند به طور مداوم آموزش ببینند و تکرار کنند تا توانایی‌های تکمیل کار خود را بهبود بخشند و منطق تصمیم‌گیری پیچیده‌تر و رفتار مستقل‌تری را ممکن می‌سازند.
10.فناوری تعامل انسان با کامپیوتر
در بسیاری از سناریوهای کاربردی، به‌ویژه در زمینه‌های روبات‌های خدماتی و روبات‌های مشارکتی، فناوری تعامل انسان و رایانه بسیار مهم است:
تشخیص و ترکیب گفتار: با ادغام فناوری پردازش زبان طبیعی (NLP)، روبات‌ها قادر به درک دستورات صوتی انسان و ارائه بازخورد در گفتار واضح و طبیعی هستند.
تعامل لمسی: ربات‌هایی با مکانیسم‌های بازخورد لمسی طراحی کنید که می‌توانند احساسات واقعی لمسی را شبیه‌سازی کنند، تجربه و ایمنی کاربر را در حین کار یا تعامل افزایش دهند.
تشخیص ژست: استفاده از فناوری بینایی کامپیوتری برای ضبط و تجزیه و تحلیل ژست های انسان، به ربات ها امکان می دهد به دستورات ژست غیر تماسی پاسخ دهند و به کنترل عملیاتی بصری دست یابند.
بیان چهره و محاسبه احساسات: روبات‌های اجتماعی دارای سیستم‌های بیان چهره و قابلیت‌های تشخیص احساسات هستند که می‌توانند احساسات را بیان کنند، در نتیجه بهتر با نیازهای عاطفی افراد سازگار می‌شوند و اثربخشی ارتباط را بهبود می‌بخشند.
زمان ارسال: سپتامبر-05-2024
