현대 로봇 기술, 특히 산업용 로봇 분야에서 다섯 가지 핵심 기술은 다음과 같습니다.서보 모터, 감속기, 모션 조인트, 컨트롤러 및 액추에이터. 이러한 핵심 기술은 로봇의 동적 시스템과 제어 시스템을 공동으로 구축하여 로봇이 정확하고 빠르며 유연한 모션 제어 및 작업 실행을 달성할 수 있도록 보장합니다. 다음은 이러한 다섯 가지 핵심 기술에 대한 심층 분석을 제공합니다.
1. 서보 모터
서보 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하고 로봇의 다양한 관절의 움직임을 구동하는 로봇 전력 시스템의 "심장"입니다. 서보 모터의 핵심 장점은 고정밀 위치, 속도 및 토크 제어 기능에 있습니다.
작동 원리: 서보 모터는 일반적으로 영구 자석 동기 모터(PMSM) 또는 교류 서보 모터(AC 서보)를 사용하여 입력 전류의 위상을 변경하여 모터 회전자의 위치와 속도를 정밀하게 제어합니다. 내장된 인코더는 실시간 피드백 신호를 제공하여 폐쇄 루프 제어 시스템을 형성하여 높은 동적 응답과 정밀한 제어를 달성합니다.
특성: 서보 모터는 넓은 속도 범위, 고효율, 낮은 관성 등의 특성을 가지고 있습니다. 매우 짧은 시간에 가속, 감속 및 위치 결정 동작을 완료할 수 있으며, 이는 빈번한 시작 정지와 정밀한 위치 결정이 필요한 로봇 응용 분야에 매우 중요합니다. .
지능형 제어: 최신 서보 모터에는 PID 제어, 적응 제어 등과 같은 고급 알고리즘이 통합되어 있어 부하 변화에 따라 매개변수를 자동으로 조정하여 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
2. 감속기
기능: 감속기는 서보 모터와 로봇 관절 사이에 연결되며 주요 기능은 모터의 고속 회전 출력을 줄이고 토크를 높이며 로봇 관절의 높은 토크 및 저속 요구 사항을 충족하는 것입니다. .
유형: 일반적으로 사용되는 감속기에는 고조파 감속기와 RV 감속기가 포함됩니다. 그 중,RV 감속기특히 높은 강성, 고정밀도, 큰 전동비로 인해 산업용 로봇의 다축 관절 구조에 적합합니다.
기술적 포인트: 감속기의 제조 정확도는 로봇의 반복 위치 정확도 및 작동 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 고급 감속기의 내부 기어 메시 간격은 매우 작으며 우수한 내마모성과 긴 서비스 수명이 필요합니다.
4. 컨트롤러
핵심 기능 : 컨트롤러는 로봇의 두뇌로, 미리 설정된 프로그램이나 실시간 계산 결과를 바탕으로 명령을 받아 각 관절의 동작 상태를 제어한다.
기술 아키텍처: 임베디드 시스템을 기반으로 하는 컨트롤러는 하드웨어 회로, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러 및 다양한 인터페이스를 통합하여 모션 계획, 궤적 생성 및 센서 데이터 융합과 같은 복잡한 기능을 달성합니다.
고급 제어 알고리즘:최신 로봇 컨트롤러일반적으로 MPC(모델 예측 제어), SMC(슬라이딩 모드 가변 구조 제어), FLC(퍼지 논리 제어) 및 적응 제어와 같은 고급 제어 이론을 채택하여 복잡한 작업 요구 사항과 불확실한 환경에서 제어 문제를 해결합니다.
5. 집행자
정의 및 기능: 액추에이터는 컨트롤러에서 방출되는 전기 신호를 실제 물리적 동작으로 변환하는 장치입니다. 일반적으로 서보 모터, 감속기 및 관련 기계 부품으로 구성된 완전한 구동 장치를 나타냅니다.
힘 제어 및 위치 제어: 액추에이터는 정밀한 위치 제어를 달성해야 할 뿐만 아니라 일부 정밀 조립 또는 의료 재활 로봇, 즉 힘 제어 모드에 대한 토크 또는 촉각 피드백 제어를 구현하여 힘 감도와 안전을 보장해야 합니다. 운영 과정.
중복성 및 협업: 다중 관절 로봇에서는 다양한 액추에이터가 작업을 조정해야 하며, 관절 간의 결합 효과를 처리하기 위해 고급 제어 전략을 사용하여 공간에서 로봇의 유연한 모션 및 경로 최적화를 달성합니다.
6. 센서 기술
5대 핵심 기술에서 명시적으로 언급되지는 않았지만 센서 기술은 로봇이 인지하고 지능적인 의사 결정을 내리는 데 중요한 구성 요소입니다. 고정밀 지능형 현대 로봇의 경우 여러 센서(예: 위치 센서, 토크 센서, 비전 센서 등)를 통합하여 환경 및 자체 상태 정보를 얻는 것이 중요합니다.
위치 및 속도 센서: 인코더는 서보 모터에 설치되어 실시간 위치 및 속도 피드백을 제공하여 폐쇄 루프 제어 시스템을 형성합니다. 또한 관절 각도 센서는 움직이는 각 관절의 실제 회전 각도를 정확하게 측정할 수 있습니다.
힘 및 토크 센서: 액추에이터 또는 로봇의 엔드 이펙터에 내장되어 접촉력 및 토크를 감지하는 데 사용되므로 로봇이 원활한 작동 기능과 안전한 상호 작용 특성을 가질 수 있습니다.
시각 및 환경 인식 센서: 장면 3D 재구성, 대상 인식 및 추적, 장애물 회피 탐색 및 기타 기능에 사용되는 카메라, LiDAR, 깊이 카메라 등을 포함하여 로봇이 동적 환경에 적응하고 그에 따른 결정을 내릴 수 있도록 합니다.
7. 통신 및 네트워크 기술
다중 로봇 시스템 및 원격 제어 시나리오에서는 효율적인 통신 기술과 네트워크 아키텍처가 똑같이 중요합니다.
내부 통신: 컨트롤러 간, 컨트롤러와 센서 간 고속 데이터 교환에는 CANopen, EtherCAT 및 기타 실시간 산업용 이더넷 프로토콜과 같은 안정적인 버스 기술이 필요합니다.
외부 통신: 로봇은 Wi-Fi, 5G, Bluetooth 등 무선 통신 기술을 통해 다른 장치 및 클라우드 서버와 상호 작용하여 원격 모니터링, 프로그램 업데이트, 빅 데이터 분석 및 기타 기능을 수행할 수 있습니다.
8. 에너지 및 전력 관리
전원 시스템: 로봇의 작업 부하 특성에 적합한 전원 공급 장치를 선택하고 합리적인 전원 관리 시스템을 설계하여 장기적으로 안정적인 작동을 보장하고 갑작스러운 고전력 수요를 충족합니다.
에너지 회수 및 에너지 절약 기술: 일부 고급 로봇 시스템은 전반적인 에너지 효율성을 향상시키기 위해 감속 중에 기계적 에너지를 전기 에너지 저장 장치로 변환하는 에너지 회수 기술을 채택하기 시작했습니다.
9. 소프트웨어 및 알고리즘 수준
모션 계획 및 제어 알고리즘: 궤적 생성 및 경로 최적화부터 충돌 감지 및 장애물 회피 전략에 이르기까지 고급 알고리즘은 로봇의 효율적이고 정확한 모션을 지원합니다.
인공 지능 및 자율 학습: 로봇은 기계 학습 및 딥 러닝과 같은 기술을 활용하여 작업 완료 능력을 향상시키기 위해 지속적으로 훈련하고 반복하여 보다 복잡한 의사 결정 논리와 자율적 행동을 가능하게 합니다.
10.인간 컴퓨터 상호 작용 기술
많은 응용 시나리오, 특히 서비스 로봇 및 협동 로봇 분야에서 인간화된 인간-컴퓨터 상호 작용 기술은 매우 중요합니다.
음성 인식 및 합성: 자연어 처리(NLP) 기술을 통합함으로써 로봇은 인간의 음성 명령을 이해하고 명확하고 자연스러운 음성으로 피드백을 제공할 수 있습니다.
촉각 상호 작용: 실제적인 촉각 감각을 시뮬레이션할 수 있는 촉각 피드백 메커니즘을 갖춘 로봇을 설계하여 작동 또는 상호 작용 중 사용자 경험과 안전성을 향상시킵니다.
제스처 인식: 컴퓨터 비전 기술을 활용하여 인간의 제스처를 캡처 및 분석하여 로봇이 비접촉 제스처 명령에 응답하고 직관적인 작동 제어를 달성할 수 있도록 합니다.
얼굴 표정 및 감정 계산: 소셜 로봇은 감정을 표현할 수 있는 얼굴 표정 시스템과 감정 인식 기능을 갖추고 있어 사람들의 감정적 요구에 더 잘 적응하고 의사소통 효율성을 향상시킵니다.
게시 시간: 2024년 9월 5일
