Na tecnoloxía robótica moderna, especialmente no campo dos robots industriais, inclúense as cinco tecnoloxías claveservomotores, redutores, xuntas de movemento, controladores e actuadores. Estas tecnoloxías fundamentais constrúen conxuntamente o sistema dinámico e o sistema de control do robot, garantindo que o robot poida conseguir un control de movemento e execución de tarefas precisos, rápidos e flexibles. O seguinte ofrecerá unha análise en profundidade destas cinco tecnoloxías clave:
1. Servomotor
Os servomotores son o "corazón" dos sistemas de potencia do robot, encargados de converter a enerxía eléctrica en enerxía mecánica e de impulsar o movemento de varias articulacións do robot. A principal vantaxe dos servomotores reside nas súas capacidades de control de posición, velocidade e par de alta precisión.
Principio de funcionamento: os servomotores normalmente usan motores síncronos de imán permanente (PMSM) ou servomotores de corrente alterna (AC Servo) para controlar con precisión a posición e a velocidade do rotor do motor cambiando a fase da corrente de entrada. O codificador integrado proporciona sinais de retroalimentación en tempo real, formando un sistema de control de lazo pechado para conseguir unha resposta dinámica elevada e un control preciso.
Características: Os servomotores posúen as características de amplo rango de velocidades, alta eficiencia, baixa inercia, etc. Poden completar accións de aceleración, desaceleración e posicionamento en moi pouco tempo, o que é fundamental para aplicacións de robots que requiren parada de arranque frecuente e posicionamento preciso. .
Control intelixente: os servomotores modernos tamén integran algoritmos avanzados como control PID, control adaptativo, etc., que poden axustar automaticamente os parámetros segundo os cambios de carga para manter un rendemento estable.
2. Redutor
Función: o redutor está conectado entre o servomotor e a articulación do robot, e a súa función principal é reducir a saída de rotación de alta velocidade do motor, aumentar o par e cumprir os requisitos de alto par e baixa velocidade da articulación do robot. .
Tipo: os redutores de uso común inclúen redutores harmónicos e redutores RV. Entre eles,Redutores de RVson especialmente axeitados para estruturas de articulación de eixes múltiples en robots industriais debido á súa alta rixidez, alta precisión e gran relación de transmisión.
Puntos técnicos: a precisión de fabricación do redutor afecta directamente á precisión do posicionamento repetitivo e á estabilidade operativa do robot. A separación interna da malla de engrenaxe dos redutores de gama alta é extremadamente pequena e precisan ter unha boa resistencia ao desgaste e unha longa vida útil.
4. Controlador
Función básica: o controlador é o cerebro do robot, que recibe instrucións e controla o estado de movemento de cada articulación en función de programas predefinidos ou resultados de cálculo en tempo real.
Arquitectura técnica: baseado en sistemas integrados, o controlador integra circuítos de hardware, procesadores de sinais dixitais, microcontroladores e varias interfaces para lograr funcións complexas como a planificación do movemento, a xeración de traxectorias e a fusión de datos de sensores.
Algoritmos de control avanzados:Controladores de robots modernosadoitan adoptar teorías de control avanzadas como o control preditivo de modelos (MPC), o control de estrutura variable en modo deslizante (SMC), o control de lóxica difusa (FLC) e o control adaptativo para abordar os desafíos de control en requisitos de tarefas complexas e entornos incertos.
5. Executor
Definición e función: un actuador é un dispositivo que converte os sinais eléctricos emitidos por un controlador en accións físicas reais. Normalmente refírese a unha unidade de condución completa composta por servomotores, redutores e compoñentes mecánicos relacionados.
Control de forza e control de posición: o actuador non só precisa lograr un control de posición preciso, senón que tamén debe implementar o control de torque ou de retroalimentación táctil para algúns robots de montaxe de precisión ou rehabilitación médica, é dicir, o modo de control de forza, para garantir a sensibilidade e seguridade da forza durante o proceso de operación.
Redundancia e colaboración: nos robots multixuntas, varios actuadores precisan coordinar o seu traballo e utilízanse estratexias de control avanzadas para xestionar os efectos de acoplamento entre articulacións, logrando un movemento flexible e unha optimización do camiño do robot no espazo.
6. Tecnoloxía de sensores
Aínda que non se menciona explícitamente nas cinco tecnoloxías clave, a tecnoloxía dos sensores é un compoñente importante para que os robots consigan a percepción e a toma de decisións intelixentes. Para os robots modernos intelixentes e de alta precisión, é fundamental integrar varios sensores (como sensores de posición, sensores de par, sensores de visión, etc.) para obter información ambiental e sobre o propio estado.
Sensores de posición e velocidade: o codificador está instalado no servomotor para proporcionar feedback de posición e velocidade en tempo real, formando un sistema de control de lazo pechado; Ademais, os sensores de ángulo de articulación poden medir con precisión o ángulo de rotación real de cada articulación en movemento.
Sensores de forza e par: integrados no efector final dos actuadores ou robots, usados para detectar a forza de contacto e o par, o que permite que os robots teñan capacidades de funcionamento suave e características de interacción seguras.
Sensores de percepción visual e ambiental: incluíndo cámaras, LiDAR, cámaras de profundidade, etc., utilizados para a reconstrución de escenas en 3D, o recoñecemento e seguimento de obxectivos, a navegación para evitar obstáculos e outras funcións, que permiten aos robots adaptarse a ambientes dinámicos e tomar as decisións correspondentes.
7. Comunicación e Tecnoloxía de Redes
A tecnoloxía de comunicación eficiente e a arquitectura de rede son igualmente cruciais en sistemas de robots múltiples e escenarios de control remoto
Comunicación interna: o intercambio de datos de alta velocidade entre controladores e entre controladores e sensores require tecnoloxía de bus estable, como CANopen, EtherCAT e outros protocolos Ethernet industrial en tempo real.
Comunicación externa: a través de tecnoloxías de comunicación sen fíos como Wi-Fi, 5G, Bluetooth, etc., os robots poden interactuar con outros dispositivos e servidores na nube para conseguir un seguimento remoto, actualizacións de programas, análise de big data e outras funcións.
8. Xestión da enerxía e da enerxía
Sistema de alimentación: seleccione unha fonte de alimentación adecuada ás características da carga de traballo do robot e deseña un sistema de xestión de enerxía razoable para garantir un funcionamento estable a longo prazo e satisfacer as demandas súbitas de alta potencia.
Tecnoloxía de recuperación e aforro de enerxía: algúns sistemas de robots avanzados comezaron a adoptar tecnoloxía de recuperación de enerxía, que converte a enerxía mecánica en almacenamento de enerxía eléctrica durante a desaceleración para mellorar a eficiencia enerxética global.
9. Nivel de software e algoritmo
Algoritmos de planificación e control do movemento: desde a xeración de traxectorias e a optimización do camiño ata as estratexias de detección de colisións e evitación de obstáculos, os algoritmos avanzados admiten o movemento eficiente e preciso dos robots.
Intelixencia artificial e aprendizaxe autónoma: ao utilizar tecnoloxías como a aprendizaxe automática e a aprendizaxe profunda, os robots poden adestrar e iterar continuamente para mellorar as súas capacidades de realización de tarefas, permitindo unha lóxica de toma de decisións máis complexa e un comportamento autónomo.
10.Tecnoloxía de interacción humano-computadora
En moitos escenarios de aplicación, especialmente nos campos dos robots de servizo e dos robots colaborativos, a tecnoloxía de interacción humano-ordenador humanizada é crucial:
Recoñecemento e síntese de voz: ao integrar a tecnoloxía de procesamento da linguaxe natural (PNL), os robots son capaces de comprender os comandos de voz humana e proporcionar comentarios nunha fala clara e natural.
Interacción táctil: Deseña robots con mecanismos de retroalimentación táctil que poidan simular sensacións táctiles realistas, mellorando a experiencia do usuario e a seguridade durante a operación ou a interacción.
Recoñecemento de xestos: utilizando tecnoloxía de visión por ordenador para capturar e analizar xestos humanos, permitindo aos robots responder a ordes de xestos sen contacto e conseguir un control operativo intuitivo.
Expresión facial e cálculo de emocións: os robots sociais teñen sistemas de expresión facial e capacidades de recoñecemento de emocións que poden expresar emocións, adaptándose así mellor ás necesidades emocionais das persoas e mellorando a eficacia da comunicación.
Hora de publicación: 05-09-2024
