Dalam teknologi robotika modern, khususnya di bidang robot industri, terdapat lima teknologi utama yang meliputimotor servo, reduksi, sambungan gerak, pengontrol, dan aktuator. Teknologi inti ini bersama-sama membangun sistem dinamis dan sistem kontrol robot, memastikan bahwa robot dapat mencapai kontrol gerakan dan pelaksanaan tugas yang tepat, cepat, dan fleksibel. Berikut ini akan disajikan analisis mendalam mengenai lima teknologi utama tersebut:
1. Motor servo
Motor servo merupakan “jantung” sistem tenaga robot, bertugas mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dan menggerakkan pergerakan berbagai sendi robot. Keuntungan inti motor servo terletak pada posisi presisi tinggi, kecepatan, dan kemampuan kontrol torsi.
Prinsip kerja: Motor servo biasanya menggunakan motor sinkron magnet permanen (PMSM) atau motor servo arus bolak-balik (AC Servo) untuk secara tepat mengontrol posisi dan kecepatan rotor motor dengan mengubah fasa arus masukan. Encoder bawaan memberikan sinyal umpan balik waktu nyata, membentuk sistem kontrol loop tertutup untuk mencapai respons dinamis tinggi dan kontrol presisi.
Karakteristik: Motor servo memiliki karakteristik rentang kecepatan yang lebar, efisiensi tinggi, inersia rendah, dll. Motor servo dapat menyelesaikan aksi akselerasi, deselerasi, dan pemosisian dalam waktu yang sangat singkat, yang sangat penting untuk aplikasi robot yang memerlukan start-stop sering dan penentuan posisi yang tepat. .
Kontrol cerdas: Motor servo modern juga mengintegrasikan algoritma canggih seperti kontrol PID, kontrol adaptif, dll., yang secara otomatis dapat menyesuaikan parameter sesuai dengan perubahan beban untuk mempertahankan kinerja yang stabil.
2. Peredam
Fungsi: Peredam dihubungkan antara motor servo dan sambungan robot, dan fungsi utamanya adalah untuk mengurangi keluaran putaran kecepatan tinggi motor, meningkatkan torsi, dan memenuhi persyaratan torsi tinggi dan kecepatan rendah sambungan robot .
Jenis: Pereduksi yang umum digunakan meliputi peredam harmonik dan peredam RV. Diantaranya,Pengurang RVsangat cocok untuk struktur sambungan multi-sumbu pada robot industri karena kekakuannya yang tinggi, presisi tinggi, dan rasio transmisi yang besar.
Poin teknis: Akurasi pembuatan peredam secara langsung mempengaruhi keakuratan posisi berulang dan stabilitas operasional robot. Jarak bebas jaring roda gigi internal dari reduksi kelas atas sangat kecil, dan harus memiliki ketahanan aus yang baik serta masa pakai yang lama.
4. Pengendali
Fungsi inti: Pengontrol adalah otak robot, yang menerima instruksi dan mengontrol status gerak setiap sambungan berdasarkan program yang telah ditetapkan atau hasil perhitungan waktu nyata.
Arsitektur teknis: Berdasarkan sistem tertanam, pengontrol mengintegrasikan sirkuit perangkat keras, pemroses sinyal digital, mikrokontroler, dan berbagai antarmuka untuk mencapai fungsi kompleks seperti perencanaan gerak, pembuatan lintasan, dan fusi data sensor.
Algoritma kontrol tingkat lanjut:Pengendali robot modernumumnya mengadopsi teori kontrol tingkat lanjut seperti Model Predictive Control (MPC), Sliding Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC), dan Adaptive Control untuk mengatasi tantangan kontrol dalam persyaratan tugas yang kompleks dan lingkungan yang tidak pasti.
5. Pelaksana
Definisi dan Fungsi: Aktuator adalah perangkat yang mengubah sinyal listrik yang dipancarkan oleh pengontrol menjadi tindakan fisik sebenarnya. Ini biasanya mengacu pada unit penggerak lengkap yang terdiri dari motor servo, reduksi, dan komponen mekanis terkait.
Kontrol gaya dan kontrol posisi: Aktuator tidak hanya perlu mencapai kontrol posisi yang tepat, tetapi juga perlu menerapkan kontrol torsi atau umpan balik sentuhan untuk beberapa robot perakitan presisi atau rehabilitasi medis, yaitu mode kontrol gaya, untuk memastikan sensitivitas dan keamanan gaya selama proses operasi.
Redundansi dan Kolaborasi: Dalam robot multi-sendi, berbagai aktuator perlu mengoordinasikan pekerjaan mereka, dan strategi kontrol tingkat lanjut digunakan untuk menangani efek kopling antar sendi, mencapai gerakan fleksibel dan optimalisasi jalur robot di ruang angkasa.
6. Teknologi sensor
Meski tidak disebutkan secara eksplisit dalam lima teknologi utama tersebut, teknologi sensor merupakan komponen penting bagi robot untuk mencapai persepsi dan pengambilan keputusan yang cerdas. Untuk robot modern yang berpresisi tinggi dan cerdas, mengintegrasikan beberapa sensor (seperti sensor posisi, sensor torsi, sensor penglihatan, dll.) untuk memperoleh informasi lingkungan dan keadaan diri sangatlah penting.
Sensor posisi dan kecepatan: Encoder dipasang pada motor servo untuk memberikan umpan balik posisi dan kecepatan secara real-time, membentuk sistem kontrol loop tertutup; Selain itu, sensor sudut sambungan dapat secara akurat mengukur sudut rotasi sebenarnya dari setiap sambungan yang bergerak.
Sensor gaya dan torsi: tertanam di efektor akhir aktuator atau robot, digunakan untuk merasakan gaya kontak dan torsi, memungkinkan robot memiliki kemampuan pengoperasian yang lancar dan karakteristik interaksi yang aman.
Sensor persepsi visual dan lingkungan: termasuk kamera, LiDAR, kamera kedalaman, dll., digunakan untuk rekonstruksi pemandangan 3D, pengenalan dan pelacakan target, navigasi penghindaran rintangan, dan fungsi lainnya, memungkinkan robot beradaptasi dengan lingkungan dinamis dan membuat keputusan yang sesuai.
7. Teknologi Komunikasi dan Jaringan
Teknologi komunikasi yang efisien dan arsitektur jaringan sama pentingnya dalam sistem multi robot dan skenario kendali jarak jauh
Komunikasi internal: Pertukaran data berkecepatan tinggi antar pengontrol dan antara pengontrol dan sensor memerlukan teknologi bus yang stabil, seperti CANopen, EtherCAT, dan protokol Ethernet industri real-time lainnya.
Komunikasi eksternal: Melalui teknologi komunikasi nirkabel seperti Wi Fi, 5G, Bluetooth, dll., robot dapat berinteraksi dengan perangkat lain dan server cloud untuk melakukan pemantauan jarak jauh, pembaruan program, analisis data besar, dan fungsi lainnya.
8. Manajemen Energi dan Tenaga
Sistem tenaga: Pilih catu daya yang sesuai dengan karakteristik beban kerja robot, dan rancang sistem manajemen daya yang wajar untuk memastikan pengoperasian stabil jangka panjang dan memenuhi kebutuhan daya tinggi yang tiba-tiba.
Pemulihan energi dan teknologi hemat energi: Beberapa sistem robot canggih telah mulai mengadopsi teknologi pemulihan energi, yang mengubah energi mekanik menjadi penyimpanan energi listrik selama perlambatan untuk meningkatkan efisiensi energi secara keseluruhan.
9. Tingkat Perangkat Lunak dan Algoritma
Algoritme perencanaan dan kontrol gerak: Dari pembuatan lintasan dan optimalisasi jalur hingga deteksi tabrakan dan strategi penghindaran rintangan, algoritme canggih mendukung gerakan robot yang efisien dan tepat.
Kecerdasan Buatan dan Pembelajaran Otonom: Dengan memanfaatkan teknologi seperti pembelajaran mesin dan pembelajaran mendalam, robot dapat terus berlatih dan melakukan iterasi untuk meningkatkan kemampuan penyelesaian tugasnya, memungkinkan logika pengambilan keputusan yang lebih kompleks dan perilaku otonom.
10.Teknologi interaksi komputer manusia
Dalam banyak skenario aplikasi, khususnya di bidang robot layanan dan robot kolaboratif, teknologi interaksi manusia-komputer yang dimanusiakan sangatlah penting:
Pengenalan dan sintesis ucapan: Dengan mengintegrasikan teknologi pemrosesan bahasa alami (NLP), robot mampu memahami perintah suara manusia dan memberikan umpan balik dalam ucapan yang jelas dan alami.
Interaksi taktil: Rancang robot dengan mekanisme umpan balik taktil yang dapat mensimulasikan sensasi sentuhan realistis, meningkatkan pengalaman dan keselamatan pengguna selama pengoperasian atau interaksi.
Pengenalan gerakan: Memanfaatkan teknologi visi komputer untuk menangkap dan menganalisis gerakan manusia, memungkinkan robot merespons perintah gerakan non-kontak dan mencapai kontrol operasional yang intuitif.
Perhitungan ekspresi wajah dan emosi: Robot sosial memiliki sistem ekspresi wajah dan kemampuan pengenalan emosi yang dapat mengekspresikan emosi, sehingga beradaptasi lebih baik dengan kebutuhan emosional manusia dan meningkatkan efektivitas komunikasi
Waktu posting: 05-Sep-2024
