Šiuolaikinės robotikos technologijos, ypač pramoninių robotų srityje, apima penkias pagrindines technologijasservo varikliai, reduktoriai, judesio jungtys, valdikliai ir pavaros. Šios pagrindinės technologijos kartu sukuria dinamišką roboto sistemą ir valdymo sistemą, užtikrinančią, kad robotas galėtų tiksliai, greitai ir lanksčiai valdyti judesius ir atlikti užduotis. Toliau bus pateikta išsami šių penkių pagrindinių technologijų analizė:
1. Servo variklis
Servo varikliai yra roboto maitinimo sistemų „širdis“, atsakingi už elektros energijos pavertimą mechanine energija ir įvairių roboto jungčių judėjimą. Pagrindinis servo variklių pranašumas yra jų didelio tikslumo padėties, greičio ir sukimo momento valdymo galimybės.
Veikimo principas: Servo varikliai paprastai naudoja nuolatinio magneto sinchroninius variklius (PMSM) arba kintamosios srovės servovariklius (AC servo), kad tiksliai valdytų variklio rotoriaus padėtį ir greitį keičiant įvesties srovės fazę. Integruotas kodavimo įrenginys teikia grįžtamojo ryšio signalus realiuoju laiku, sudarydamas uždaro ciklo valdymo sistemą, kad būtų pasiektas didelis dinaminis atsakas ir tikslus valdymas.
Charakteristikos: Servo varikliai pasižymi plataus greičio diapazono, didelio efektyvumo, mažos inercijos ir tt charakteristikomis. Jie gali per labai trumpą laiką atlikti pagreitį, lėtėjimą ir padėties nustatymo veiksmus, o tai labai svarbu robotams, kuriems reikalingas dažnas paleidimo sustabdymas ir tikslus padėties nustatymas. .
Pažangus valdymas: Šiuolaikiniai servo varikliai taip pat integruoja pažangius algoritmus, tokius kaip PID valdymas, adaptyvus valdymas ir kt., kurie gali automatiškai reguliuoti parametrus pagal apkrovos pokyčius, kad būtų išlaikytas stabilus veikimas.
2. Reduktorius
Funkcija: reduktorius yra prijungtas tarp servo variklio ir roboto jungties, o pagrindinė jo funkcija yra sumažinti variklio greitį, padidinti sukimo momentą ir atitikti didelio sukimo momento ir mažo roboto jungties greičio reikalavimus. .
Tipas: Dažniausiai naudojami reduktoriai apima harmoninius ir RV reduktorius. Tarp jų,RV reduktoriaidėl didelio tvirtumo, didelio tikslumo ir didelio perdavimo koeficiento yra ypač tinkami pramoninių robotų kelių ašių jungčių konstrukcijoms.
Techniniai punktai: reduktoriaus gamybos tikslumas tiesiogiai veikia pasikartojančio padėties nustatymo tikslumą ir roboto veikimo stabilumą. Aukščiausios klasės reduktorių vidinis krumpliaračio tinklelio tarpas yra labai mažas, todėl jie turi turėti gerą atsparumą dilimui ir ilgą tarnavimo laiką.
4. Valdiklis
Pagrindinė funkcija: Valdiklis yra roboto smegenys, kurios gauna instrukcijas ir kontroliuoja kiekvieno sąnario judesio būseną pagal iš anksto nustatytas programas arba skaičiavimo rezultatus realiuoju laiku.
Techninė architektūra: Įterptųjų sistemų pagrindu valdiklis integruoja techninės įrangos grandines, skaitmeninius signalų procesorius, mikrovaldiklius ir įvairias sąsajas, kad būtų galima atlikti sudėtingas funkcijas, tokias kaip judesio planavimas, trajektorijos generavimas ir jutiklių duomenų suliejimas.
Išplėstiniai valdymo algoritmai:Šiuolaikiniai robotų valdikliaidažniausiai taiko pažangias valdymo teorijas, tokias kaip nuspėjamasis modelio valdymas (MPC), slankiojančio režimo kintamos struktūros valdymas (SMC), neaiškios logikos valdymas (FLC) ir adaptyvusis valdymas, kad būtų galima išspręsti valdymo iššūkius sudėtingų užduočių reikalavimams ir neapibrėžtoje aplinkoje.
5. Vykdytojas
Apibrėžimas ir funkcija: Pavara yra įtaisas, kuris valdiklio skleidžiamus elektrinius signalus paverčia tikrais fiziniais veiksmais. Paprastai tai reiškia visą pavaros bloką, sudarytą iš servo variklių, reduktorių ir susijusių mechaninių komponentų.
Jėgos valdymas ir padėties valdymas: Pavara ne tik turi pasiekti tikslų padėties valdymą, bet ir kai kuriems tikslaus surinkimo ar medicininės reabilitacijos robotams turi įdiegti sukimo momento arba lytėjimo grįžtamojo ryšio valdymą, tai yra jėgos valdymo režimą, kad būtų užtikrintas jėgos jautrumas ir saugumas. operacijos procesas.
Perteklius ir bendradarbiavimas: kelių jungčių robotuose įvairios pavaros turi koordinuoti savo darbą, o pažangios valdymo strategijos naudojamos sujungimo efektams tarp jungčių valdyti, kad būtų galima lanksčiai judėti ir optimizuoti roboto kelią erdvėje.
6. Jutiklių technologija
Nors ir nepaminėta penkiose pagrindinėse technologijose, jutiklių technologija yra svarbi robotų sudedamoji dalis siekiant suvokimo ir protingo sprendimų priėmimo. Didelio tikslumo ir protingiems šiuolaikiniams robotams labai svarbu integruoti kelis jutiklius (pvz., padėties jutiklius, sukimo momento jutiklius, regėjimo jutiklius ir kt.), kad būtų galima gauti informaciją apie aplinką ir būseną.
Padėties ir greičio jutikliai: kodavimo įrenginys yra sumontuotas ant servovariklio, kad realiuoju laiku pateiktų padėties ir greičio grįžtamąjį ryšį, sudarydamas uždaro ciklo valdymo sistemą; Be to, jungties kampo jutikliai gali tiksliai išmatuoti tikrąjį kiekvienos judančios jungties sukimosi kampą.
Jėgos ir sukimo momento jutikliai: įmontuoti į pavarų ar robotų galinį efektorių, naudojami kontaktinei jėgai ir sukimo momentui pajusti, todėl robotai gali sklandžiai veikti ir saugiai sąveikauti.
Vaizdo ir aplinkos suvokimo jutikliai: įskaitant kameras, LiDAR, gylio kameras ir kt., naudojami scenos 3D rekonstrukcijai, taikinio atpažinimui ir sekimui, kliūčių išvengimo navigacijai ir kitoms funkcijoms, leidžiančioms robotams prisitaikyti prie dinamiškos aplinkos ir priimti atitinkamus sprendimus.
7. Ryšių ir tinklų technologija
Veiksmingos komunikacijos technologijos ir tinklo architektūra yra vienodai svarbios kelių robotų sistemose ir nuotolinio valdymo scenarijuose
Vidinis ryšys: didelės spartos duomenų mainai tarp valdiklių ir tarp valdiklių bei jutiklių reikalauja stabilios magistralės technologijos, tokios kaip CANopen, EtherCAT ir kiti realaus laiko pramoniniai Ethernet protokolai.
Išorinis ryšys: naudodamiesi belaidžio ryšio technologijomis, tokiomis kaip „Wi-Fi“, 5G, „Bluetooth“ ir kt., robotai gali sąveikauti su kitais įrenginiais ir debesies serveriais, kad galėtų stebėti nuotolinį stebėjimą, atnaujinti programas, analizuoti didelius duomenis ir atlikti kitas funkcijas.
8. Energija ir galios valdymas
Maitinimo sistema: pasirinkite maitinimo šaltinį, atitinkantį roboto darbo krūvio charakteristikas, ir suprojektuokite pagrįstą energijos valdymo sistemą, kuri užtikrintų ilgalaikį stabilų veikimą ir patenkintų staigius didelės galios poreikius.
Energijos atgavimo ir energijos taupymo technologija: kai kurios pažangios robotų sistemos pradėjo taikyti energijos atgavimo technologiją, kuri lėtėjimo metu mechaninę energiją paverčia elektros energijos kaupimu, kad pagerintų bendrą energijos vartojimo efektyvumą.
9. Programinės įrangos ir algoritmo lygis
Judesio planavimo ir valdymo algoritmai: nuo trajektorijos generavimo ir kelio optimizavimo iki susidūrimo aptikimo ir kliūčių išvengimo strategijų – pažangūs algoritmai palaiko efektyvų ir tikslų robotų judėjimą.
Dirbtinis intelektas ir savarankiškas mokymasis: Naudodami tokias technologijas kaip mašininis mokymasis ir gilusis mokymasis, robotai gali nuolat treniruotis ir kartotis, kad pagerintų savo užduoties atlikimo gebėjimus, įgalindami sudėtingesnę sprendimų priėmimo logiką ir savarankišką elgesį.
10.Žmogaus kompiuterio sąveikos technologija
Daugelyje taikymo scenarijų, ypač aptarnaujančių robotų ir bendradarbiaujančių robotų srityse, humanizuota žmogaus ir kompiuterio sąveikos technologija yra labai svarbi:
Kalbos atpažinimas ir sintezė: integruodami natūralios kalbos apdorojimo (NLP) technologiją, robotai gali suprasti žmogaus balso komandas ir pateikti grįžtamąjį ryšį aiškia ir natūralia kalba.
Lytėjimo sąveika: kurkite robotus su lytėjimo grįžtamojo ryšio mechanizmais, kurie gali imituoti tikroviškus lytėjimo pojūčius, pagerindami naudotojo patirtį ir saugumą veikimo ar sąveikos metu.
Gestų atpažinimas: naudojant kompiuterinės regos technologiją žmogaus gestams užfiksuoti ir analizuoti, leidžiant robotams reaguoti į bekontaktines gestų komandas ir pasiekti intuityvų valdymo valdymą.
Veido išraiškos ir emocijų skaičiavimas: socialiniai robotai turi veido išraiškos sistemas ir emocijų atpažinimo galimybes, kurios gali išreikšti emocijas, taip geriau prisitaikydami prie žmonių emocinių poreikių ir pagerindami bendravimo efektyvumą.
Paskelbimo laikas: 2024-05-05
