U suvremenoj tehnologiji robotike, posebice u području industrijskih robota, pet ključnih tehnologija uključujeservo motori, reduktori, pokretni spojevi, kontroleri i aktuatori. Ove temeljne tehnologije zajedno konstruiraju dinamički sustav i kontrolni sustav robota, osiguravajući da robot može postići preciznu, brzu i fleksibilnu kontrolu kretanja i izvršavanje zadataka. Sljedeće će pružiti detaljnu analizu ovih pet ključnih tehnologija:
1. Servo motor
Servo motori su "srce" energetskih sustava robota, odgovorni za pretvaranje električne energije u mehaničku i pokreću kretanje raznih zglobova robota. Glavna prednost servo motora leži u njihovoj visokopreciznoj mogućnosti upravljanja položajem, brzinom i momentom.
Princip rada: Servo motori obično koriste sinkrone motore s trajnim magnetima (PMSM) ili servo motore na izmjeničnu struju (AC Servo) za preciznu kontrolu položaja i brzine rotora motora promjenom faze ulazne struje. Ugrađeni enkoder daje povratne signale u stvarnom vremenu, tvoreći kontrolni sustav zatvorene petlje za postizanje visokog dinamičkog odziva i precizne kontrole.
Karakteristike: Servo motori imaju karakteristike širokog raspona brzine, visoke učinkovitosti, male inercije, itd. Oni mogu dovršiti radnje ubrzanja, usporavanja i pozicioniranja u vrlo kratkom vremenu, što je ključno za aplikacije robota koje zahtijevaju često startno zaustavljanje i precizno pozicioniranje .
Inteligentna kontrola: Moderni servo motori također integriraju napredne algoritme kao što su PID kontrola, adaptivna kontrola, itd., koji mogu automatski prilagoditi parametre prema promjenama opterećenja kako bi održali stabilne performanse.
2. Reduktor
Funkcija: Reduktor je spojen između servo motora i zgloba robota, a njegova glavna funkcija je smanjiti izlaznu brzinu rotacije motora, povećati okretni moment i zadovoljiti zahtjeve za visokim okretnim momentom i malom brzinom zgloba robota. .
Tip: Reduktori koji se često koriste uključuju reduktore harmonika i reduktore RV. Među njima,RV reduktorisu posebno prikladni za višeosne zglobne strukture u industrijskim robotima zbog svoje velike krutosti, visoke preciznosti i velikog prijenosnog omjera.
Tehničke točke: Točnost proizvodnje reduktora izravno utječe na ponavljajuću točnost pozicioniranja i radnu stabilnost robota. Unutarnji zazor mreže zupčanika vrhunskih reduktora je izuzetno mali i oni moraju imati dobru otpornost na habanje i dug radni vijek.
4. Kontrolor
Osnovna funkcija: Upravljač je mozak robota koji prima upute i kontrolira status kretanja svakog zgloba na temelju unaprijed postavljenih programa ili rezultata izračuna u stvarnom vremenu.
Tehnička arhitektura: Utemeljen na ugrađenim sustavima, kontroler integrira hardverske sklopove, procesore digitalnih signala, mikrokontrolere i različita sučelja za postizanje složenih funkcija kao što su planiranje kretanja, generiranje putanje i spajanje podataka senzora.
Napredni kontrolni algoritmi:Suvremeni kontroleri robotaobično usvajaju napredne teorije upravljanja kao što su Model Predictive Control (MPC), Sliding Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC) i Adaptive Control za rješavanje izazova upravljanja u složenim zahtjevima zadataka i neizvjesnim okruženjima.
5. Izvršitelj
Definicija i funkcija: aktuator je uređaj koji pretvara električne signale koje emitira upravljač u stvarne fizičke radnje. Obično se odnosi na kompletnu pogonsku jedinicu sastavljenu od servo motora, reduktora i povezanih mehaničkih komponenti.
Kontrola sile i kontrola položaja: aktuator ne samo da treba postići preciznu kontrolu položaja, već također treba implementirati kontrolu zakretnog momenta ili taktilne povratne sprege za neke robote za preciznu montažu ili medicinsku rehabilitaciju, to jest način upravljanja silom, kako bi se osigurala osjetljivost na silu i sigurnost tijekom proces operacije.
Redundancija i suradnja: Kod robota s više zglobova, različiti aktuatori trebaju koordinirati svoj rad, a napredne strategije upravljanja koriste se za upravljanje učincima spajanja između zglobova, postižući fleksibilno kretanje i optimizaciju putanje robota u prostoru.
6. Senzorska tehnologija
Iako nije eksplicitno spomenuta u pet ključnih tehnologija, tehnologija senzora je važna komponenta za robote kako bi postigli percepciju i inteligentno donošenje odluka. Za visokoprecizne i inteligentne moderne robote ključna je integracija višestrukih senzora (kao što su senzori položaja, senzori zakretnog momenta, senzori vida itd.) za dobivanje informacija o okolišu i vlastitom stanju.
Senzori položaja i brzine: Enkoder je instaliran na servo motoru kako bi osigurao povratnu informaciju o položaju i brzini u stvarnom vremenu, tvoreći zatvoreni kontrolni sustav; Osim toga, senzori kuta zgloba mogu točno izmjeriti stvarni kut rotacije svakog pokretnog zgloba.
Senzori sile i zakretnog momenta: ugrađeni u krajnji efektor aktuatora ili robota, koriste se za očitavanje kontaktne sile i zakretnog momenta, omogućujući robotima nesmetan rad i karakteristike sigurne interakcije.
Senzori vizualne i okolinske percepcije: uključujući kamere, LiDAR, dubinske kamere, itd., koji se koriste za 3D rekonstrukciju scene, prepoznavanje i praćenje cilja, navigaciju za izbjegavanje prepreka i druge funkcije, omogućujući robotima prilagodbu dinamičnim okruženjima i donošenje odgovarajućih odluka.
7. Komunikacijske i mrežne tehnologije
Učinkovita komunikacijska tehnologija i mrežna arhitektura jednako su ključni u sustavima s više robota i scenarijima daljinskog upravljanja
Interna komunikacija: Velika brzina razmjene podataka između kontrolera te između kontrolera i senzora zahtijeva stabilnu tehnologiju sabirnice, kao što su CANopen, EtherCAT i drugi industrijski Ethernet protokoli u stvarnom vremenu.
Vanjska komunikacija: Putem bežičnih komunikacijskih tehnologija kao što su Wi-Fi, 5G, Bluetooth itd., roboti mogu komunicirati s drugim uređajima i poslužiteljima u oblaku kako bi postigli daljinski nadzor, ažuriranje programa, analizu velikih podataka i druge funkcije.
8. Upravljanje energijom i električnom energijom
Sustav napajanja: Odaberite napajanje koje odgovara karakteristikama radnog opterećenja robota i dizajnirajte razuman sustav upravljanja energijom kako biste osigurali dugoročni stabilan rad i zadovoljili iznenadne zahtjeve za visokom snagom.
Tehnologija povrata energije i uštede energije: Neki napredni robotski sustavi počeli su usvajati tehnologiju povrata energije, koja pretvara mehaničku energiju u pohranu električne energije tijekom usporavanja kako bi se poboljšala ukupna energetska učinkovitost.
9. Razina softvera i algoritma
Algoritmi za planiranje i kontrolu kretanja: Od generiranja putanje i optimizacije putanje do otkrivanja sudara i strategija izbjegavanja prepreka, napredni algoritmi podržavaju učinkovito i precizno kretanje robota.
Umjetna inteligencija i autonomno učenje: korištenjem tehnologija kao što su strojno učenje i duboko učenje, roboti mogu kontinuirano trenirati i ponavljati kako bi poboljšali svoje sposobnosti izvršavanja zadataka, omogućujući složeniju logiku donošenja odluka i autonomno ponašanje.
10.Tehnologija interakcije čovjeka s računalom
U mnogim scenarijima primjene, posebno u poljima uslužnih robota i kolaborativnih robota, humanizirana tehnologija interakcije između čovjeka i računala ključna je:
Prepoznavanje i sinteza govora: integracijom tehnologije obrade prirodnog jezika (NLP), roboti mogu razumjeti ljudske glasovne naredbe i pružiti povratnu informaciju jasnim i prirodnim govorom.
Taktilna interakcija: Dizajnirajte robote s taktilnim povratnim mehanizmima koji mogu simulirati realistične taktilne osjete, poboljšavajući korisničko iskustvo i sigurnost tijekom rada ili interakcije.
Prepoznavanje gesta: Korištenje tehnologije računalnog vida za hvatanje i analizu ljudskih gesti, omogućujući robotima da reagiraju na beskontaktne naredbe gestama i postignu intuitivnu operativnu kontrolu.
Izraz lica i proračun emocija: Društveni roboti imaju sustave izraza lica i mogućnosti prepoznavanja emocija koji mogu izraziti emocije, čime se bolje prilagođavaju emocionalnim potrebama ljudi i poboljšavaju učinkovitost komunikacije
Vrijeme objave: 5. rujna 2024
