In de moderne robottechnologie, vooral op het gebied van industriële robots, omvatten de vijf sleuteltechnologieën:servomotoren, reductoren, bewegingsverbindingen, controllers en actuatoren. Deze kerntechnologieën construeren gezamenlijk het dynamische systeem en het besturingssysteem van de robot, waardoor de robot nauwkeurige, snelle en flexibele bewegingscontrole en taakuitvoering kan realiseren. Hieronder volgt een diepgaande analyse van deze vijf sleuteltechnologieën:
1. Servomotor
Servomotoren vormen het "hart" van robotkrachtsystemen, verantwoordelijk voor het omzetten van elektrische energie in mechanische energie en het aandrijven van de beweging van verschillende gewrichten van de robot. Het belangrijkste voordeel van servomotoren ligt in hun uiterst nauwkeurige positie-, snelheids- en koppelregeling.
Werkingsprincipe: Servomotoren maken doorgaans gebruik van synchrone motoren met permanente magneet (PMSM) of wisselstroomservomotoren (AC Servo) om de positie en snelheid van de motorrotor nauwkeurig te regelen door de fase van de ingangsstroom te veranderen. De ingebouwde encoder levert realtime feedbacksignalen en vormt een gesloten regelsysteem om een hoge dynamische respons en nauwkeurige controle te bereiken.
Kenmerken: Servomotoren hebben de kenmerken van een groot snelheidsbereik, hoog rendement, lage traagheid, enz. Ze kunnen versnellings-, vertragings- en positioneringsacties in zeer korte tijd voltooien, wat cruciaal is voor robottoepassingen die regelmatig starten, stoppen en nauwkeurige positionering vereisen .
Intelligente besturing: moderne servomotoren integreren ook geavanceerde algoritmen zoals PID-regeling, adaptieve besturing, enz., die parameters automatisch kunnen aanpassen aan belastingsveranderingen om stabiele prestaties te behouden.
2. Reductiemiddel
Functie: Het verloopstuk is verbonden tussen de servomotor en het robotgewricht, en de belangrijkste functie is het verminderen van de hoge rotatie-output van de motor, het verhogen van het koppel en het voldoen aan de eisen van hoog koppel en lage snelheid van het robotgewricht .
Type: Veelgebruikte verloopstukken zijn onder meer harmonische verloopstukken en RV-verloopstukken. Onder hen,RV-verloopstukkenzijn bijzonder geschikt voor meerassige verbindingsstructuren in industriële robots vanwege hun hoge stijfheid, hoge precisie en grote overbrengingsverhouding.
Technische punten: De productienauwkeurigheid van het verloopstuk heeft rechtstreeks invloed op de repetitieve positioneringsnauwkeurigheid en operationele stabiliteit van de robot. De interne tandwielspeling van hoogwaardige verloopstukken is extreem klein en ze moeten een goede slijtvastheid en een lange levensduur hebben.
4. Beheerder
Kernfunctie: De controller is het brein van de robot, dat instructies ontvangt en de bewegingsstatus van elk gewricht regelt op basis van vooraf ingestelde programma's of realtime berekeningsresultaten.
Technische architectuur: Gebaseerd op ingebedde systemen, integreert de controller hardwarecircuits, digitale signaalprocessors, microcontrollers en verschillende interfaces om complexe functies te realiseren, zoals bewegingsplanning, trajectgeneratie en sensordatafusie.
Geavanceerde besturingsalgoritmen:Moderne robotcontrollersgebruiken vaak geavanceerde besturingstheorieën zoals Model Predictive Control (MPC), Sliding Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC) en Adaptive Control om besturingsuitdagingen in complexe taakvereisten en onzekere omgevingen aan te pakken.
5. executeur
Definitie en functie: Een actuator is een apparaat dat elektrische signalen van een controller omzet in daadwerkelijke fysieke acties. Het verwijst doorgaans naar een complete aandrijfeenheid die bestaat uit servomotoren, reductoren en gerelateerde mechanische componenten.
Krachtcontrole en positiecontrole: De actuator moet niet alleen nauwkeurige positiecontrole bereiken, maar moet ook koppel- of tactiele feedbackcontrole implementeren voor sommige precisieassemblage- of medische revalidatierobots, dat wil zeggen, krachtcontrolemodus, om krachtgevoeligheid en veiligheid te garanderen tijdens het operatieproces.
Redundantie en samenwerking: Bij robots met meerdere gewrichten moeten verschillende actuatoren hun werk coördineren, en geavanceerde besturingsstrategieën worden gebruikt om de koppelingseffecten tussen gewrichten aan te pakken, waardoor flexibele beweging en padoptimalisatie van de robot in de ruimte wordt bereikt.
6. Sensortechnologie
Hoewel niet expliciet vermeld in de vijf sleuteltechnologieën, is sensortechnologie een belangrijk onderdeel voor robots om perceptie en intelligente besluitvorming te bewerkstelligen. Voor zeer nauwkeurige en intelligente moderne robots is het integreren van meerdere sensoren (zoals positiesensoren, koppelsensoren, visiesensoren, enz.) om omgevings- en zelfstatusinformatie te verkrijgen cruciaal.
Positie- en snelheidssensoren: De encoder wordt op de servomotor geïnstalleerd om realtime positie- en snelheidsfeedback te geven, waardoor een gesloten regelsysteem ontstaat; Bovendien kunnen gewrichtshoeksensoren nauwkeurig de werkelijke rotatiehoek van elk bewegend gewricht meten.
Kracht- en koppelsensoren: ingebed in de eindeffector van actuatoren of robots, gebruikt om contactkracht en koppel te detecteren, waardoor robots soepele werking en veilige interactie-eigenschappen kunnen hebben.
Visuele en omgevingsperceptiesensoren: inclusief camera's, LiDAR, dieptecamera's, enz., gebruikt voor 3D-reconstructie van scènes, doelherkenning en -tracking, navigatie om obstakels te vermijden en andere functies, waardoor robots zich kunnen aanpassen aan dynamische omgevingen en overeenkomstige beslissingen kunnen nemen.
7. Communicatie- en netwerktechnologie
Efficiënte communicatietechnologie en netwerkarchitectuur zijn even cruciaal in multi-robotsystemen en scenario's voor afstandsbediening
Interne communicatie: Hoge snelheidsgegevensuitwisseling tussen controllers en tussen controllers en sensoren vereist stabiele bustechnologie, zoals CANopen, EtherCAT en andere realtime industriële Ethernet-protocollen.
Externe communicatie: Via draadloze communicatietechnologieën zoals Wi-Fi, 5G, Bluetooth, enz. kunnen robots communiceren met andere apparaten en cloudservers om monitoring op afstand, programma-updates, big data-analyse en andere functies te realiseren.
8. Energie- en energiebeheer
Voedingssysteem: Selecteer een voeding die geschikt is voor de kenmerken van de werklast van de robot en ontwerp een redelijk energiebeheersysteem om een stabiele werking op de lange termijn te garanderen en te voldoen aan plotselinge hoge vermogensbehoeften.
Energieterugwinning en energiebesparende technologie: Sommige geavanceerde robotsystemen zijn begonnen met het toepassen van energieterugwinningstechnologie, die tijdens het vertragen mechanische energie omzet in elektrische energieopslag om de algehele energie-efficiëntie te verbeteren.
9. Software- en algoritmeniveau
Algoritmen voor bewegingsplanning en -besturing: Van trajectgeneratie en padoptimalisatie tot botsingsdetectie en strategieën voor het vermijden van obstakels: geavanceerde algoritmen ondersteunen de efficiënte en nauwkeurige beweging van robots.
Kunstmatige intelligentie en autonoom leren: Door gebruik te maken van technologieën zoals machinaal leren en deep learning kunnen robots voortdurend trainen en herhalen om hun taakvoltooiingsvermogen te verbeteren, waardoor complexere besluitvormingslogica en autonoom gedrag mogelijk worden.
10.Menselijke computerinteractietechnologie
In veel toepassingsscenario's, vooral op het gebied van servicerobots en collaboratieve robots, is gehumaniseerde mens-computer-interactietechnologie cruciaal:
Spraakherkenning en -synthese: Door de technologie voor natuurlijke taalverwerking (NLP) te integreren, kunnen robots menselijke stemcommando's begrijpen en feedback geven in duidelijke en natuurlijke spraak.
Tactiele interactie: Ontwerp robots met tactiele feedbackmechanismen die realistische tactiele sensaties kunnen simuleren, waardoor de gebruikerservaring en veiligheid tijdens bediening of interactie worden verbeterd.
Gebaarherkenning: gebruik maken van computer vision-technologie om menselijke gebaren vast te leggen en te analyseren, waardoor robots kunnen reageren op contactloze gebarenopdrachten en intuïtieve operationele controle kunnen bereiken.
Gezichtsuitdrukking en emotieberekening: Sociale robots beschikken over gezichtsuitdrukkingssystemen en emotieherkenningsmogelijkheden die emoties kunnen uiten, waardoor ze zich beter kunnen aanpassen aan de emotionele behoeften van mensen en de communicatie-effectiviteit kunnen verbeteren
Posttijd: 05-sep-2024
