Dans la technologie robotique moderne, en particulier dans le domaine des robots industriels, les cinq technologies clés comprennentservomoteurs, réducteurs, joints de mouvement, contrôleurs et actionneurs. Ces technologies de base construisent conjointement le système dynamique et le système de contrôle du robot, garantissant que le robot peut réaliser un contrôle de mouvement et une exécution de tâches précis, rapides et flexibles. Ce qui suit fournira une analyse approfondie de ces cinq technologies clés :
1. Servomoteur
Les servomoteurs sont le « cœur » des systèmes d’alimentation des robots, chargés de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique et d’entraîner le mouvement des différentes articulations du robot. Le principal avantage des servomoteurs réside dans leurs capacités de contrôle de position, de vitesse et de couple de haute précision.
Principe de fonctionnement : les servomoteurs utilisent généralement des moteurs synchrones à aimant permanent (PMSM) ou des servomoteurs à courant alternatif (AC Servo) pour contrôler avec précision la position et la vitesse du rotor du moteur en changeant la phase du courant d'entrée. L'encodeur intégré fournit des signaux de retour en temps réel, formant un système de contrôle en boucle fermée pour obtenir une réponse dynamique élevée et un contrôle précis.
Caractéristiques : les servomoteurs présentent les caractéristiques d'une large plage de vitesse, d'un rendement élevé, d'une faible inertie, etc. Ils peuvent effectuer des actions d'accélération, de décélération et de positionnement en très peu de temps, ce qui est crucial pour les applications robotiques qui nécessitent des démarrages et des arrêts fréquents et un positionnement précis. .
Contrôle intelligent : les servomoteurs modernes intègrent également des algorithmes avancés tels que le contrôle PID, le contrôle adaptatif, etc., qui peuvent ajuster automatiquement les paramètres en fonction des changements de charge pour maintenir des performances stables.
2. Réducteur
Fonction : le réducteur est connecté entre le servomoteur et le joint du robot, et sa fonction principale est de réduire la sortie de rotation à grande vitesse du moteur, d'augmenter le couple et de répondre aux exigences de couple élevé et de faible vitesse du joint du robot. .
Type : Les réducteurs couramment utilisés comprennent les réducteurs d’harmoniques et les réducteurs RV. Parmi eux,Réducteurs pour camping-carsont particulièrement adaptés aux structures articulaires multi-axes des robots industriels en raison de leur grande rigidité, de leur haute précision et de leur rapport de transmission élevé.
Points techniques : La précision de fabrication du réducteur affecte directement la précision du positionnement répétitif et la stabilité opérationnelle du robot. Le jeu d'engrenage interne des réducteurs haut de gamme est extrêmement faible et ils doivent avoir une bonne résistance à l'usure et une longue durée de vie.
4. Contrôleur
Fonction principale : le contrôleur est le cerveau du robot, qui reçoit des instructions et contrôle l'état de mouvement de chaque articulation en fonction de programmes prédéfinis ou de résultats de calcul en temps réel.
Architecture technique : basé sur des systèmes embarqués, le contrôleur intègre des circuits matériels, des processeurs de signaux numériques, des microcontrôleurs et diverses interfaces pour réaliser des fonctions complexes telles que la planification de mouvement, la génération de trajectoire et la fusion de données de capteurs.
Algorithmes de contrôle avancés :Contrôleurs de robots modernesadoptent généralement des théories de contrôle avancées telles que le contrôle prédictif de modèle (MPC), le contrôle de structure variable en mode coulissant (SMC), le contrôle à logique floue (FLC) et le contrôle adaptatif pour relever les défis de contrôle dans les exigences de tâches complexes et les environnements incertains.
5. Exécuteur
Définition et fonction : Un actionneur est un dispositif qui convertit les signaux électriques émis par un contrôleur en actions physiques réelles. Il fait généralement référence à une unité d'entraînement complète composée de servomoteurs, de réducteurs et de composants mécaniques associés.
Contrôle de force et contrôle de position : l'actionneur doit non seulement obtenir un contrôle de position précis, mais doit également mettre en œuvre un contrôle de couple ou de retour tactile pour certains robots d'assemblage de précision ou de rééducation médicale, c'est-à-dire un mode de contrôle de force, pour garantir la sensibilité et la sécurité de la force pendant le processus opérationnel.
Redondance et collaboration : dans les robots multi-articulaires, divers actionneurs doivent coordonner leur travail, et des stratégies de contrôle avancées sont utilisées pour gérer les effets de couplage entre les articulations, obtenant ainsi une flexibilité de mouvement et une optimisation de la trajectoire du robot dans l'espace.
6. Technologie des capteurs
Bien qu’elle ne soit pas explicitement mentionnée dans les cinq technologies clés, la technologie des capteurs est un élément important permettant aux robots d’acquérir une perception et une prise de décision intelligente. Pour les robots modernes intelligents et de haute précision, l'intégration de plusieurs capteurs (tels que des capteurs de position, des capteurs de couple, des capteurs de vision, etc.) pour obtenir des informations sur l'environnement et l'état de soi est cruciale.
Capteurs de position et de vitesse : l'encodeur est installé sur le servomoteur pour fournir un retour de position et de vitesse en temps réel, formant ainsi un système de contrôle en boucle fermée ; De plus, les capteurs d’angle d’articulation peuvent mesurer avec précision l’angle de rotation réel de chaque articulation mobile.
Capteurs de force et de couple : intégrés dans l'effecteur final des actionneurs ou des robots, utilisés pour détecter la force de contact et le couple, permettant aux robots d'avoir des capacités de fonctionnement fluides et des caractéristiques d'interaction sûres.
Capteurs de perception visuelle et environnementale : y compris caméras, LiDAR, caméras de profondeur, etc., utilisés pour la reconstruction de scènes 3D, la reconnaissance et le suivi de cibles, la navigation pour éviter les obstacles et d'autres fonctions, permettant aux robots de s'adapter aux environnements dynamiques et de prendre les décisions correspondantes.
7. Technologie de communication et de réseau
Une technologie de communication et une architecture de réseau efficaces sont tout aussi cruciales dans les systèmes multi-robots et les scénarios de contrôle à distance.
Communication interne : l'échange de données à grande vitesse entre les contrôleurs et entre les contrôleurs et les capteurs nécessite une technologie de bus stable, telle que CANopen, EtherCAT et d'autres protocoles Ethernet industriels en temps réel.
Communication externe : grâce aux technologies de communication sans fil telles que le Wi-Fi, la 5G, le Bluetooth, etc., les robots peuvent interagir avec d'autres appareils et serveurs cloud pour réaliser une surveillance à distance, des mises à jour de programmes, une analyse de Big Data et d'autres fonctions.
8. Gestion de l'énergie et de l'énergie
Système d'alimentation : sélectionnez une alimentation adaptée aux caractéristiques de la charge de travail du robot et concevez un système de gestion de l'énergie raisonnable pour garantir un fonctionnement stable à long terme et répondre aux demandes soudaines de puissance élevée.
Technologie de récupération d'énergie et d'économie d'énergie : certains systèmes robotiques avancés ont commencé à adopter une technologie de récupération d'énergie, qui convertit l'énergie mécanique en stockage d'énergie électrique pendant la décélération pour améliorer l'efficacité énergétique globale.
9. Niveau du logiciel et de l'algorithme
Algorithmes de planification et de contrôle des mouvements : de la génération de trajectoires et de l'optimisation du chemin aux stratégies de détection de collision et d'évitement d'obstacles, des algorithmes avancés prennent en charge le mouvement efficace et précis des robots.
Intelligence artificielle et apprentissage autonome : en utilisant des technologies telles que l'apprentissage automatique et l'apprentissage profond, les robots peuvent s'entraîner et itérer en continu pour améliorer leurs capacités d'exécution de tâches, permettant ainsi une logique de prise de décision plus complexe et un comportement autonome.
10.Technologie d'interaction homme-machine
Dans de nombreux scénarios d’application, notamment dans les domaines des robots de service et des robots collaboratifs, la technologie humanisée d’interaction homme-machine est cruciale :
Reconnaissance et synthèse vocale : en intégrant la technologie de traitement du langage naturel (NLP), les robots sont capables de comprendre les commandes vocales humaines et de fournir des commentaires clairs et naturels.
Interaction tactile : concevez des robots dotés de mécanismes de retour tactile capables de simuler des sensations tactiles réalistes, améliorant ainsi l'expérience utilisateur et la sécurité pendant le fonctionnement ou l'interaction.
Reconnaissance gestuelle : utilisation de la technologie de vision par ordinateur pour capturer et analyser les gestes humains, permettant aux robots de répondre aux commandes gestuelles sans contact et d'obtenir un contrôle opérationnel intuitif.
Expression faciale et calcul des émotions : les robots sociaux disposent de systèmes d'expression faciale et de capacités de reconnaissance des émotions qui peuvent exprimer des émotions, s'adaptant ainsi mieux aux besoins émotionnels des gens et améliorant l'efficacité de la communication.
Heure de publication : 05 septembre 2024
