I moderne robotteknologi, spesielt innen industriroboter, inkluderer de fem nøkkelteknologieneservomotorer, reduksjonsgir, bevegelsesledd, kontrollere og aktuatorer. Disse kjerneteknologiene konstruerer i fellesskap det dynamiske systemet og kontrollsystemet til roboten, og sikrer at roboten kan oppnå presis, rask og fleksibel bevegelseskontroll og oppgaveutførelse. Følgende vil gi en grundig analyse av disse fem nøkkelteknologiene:
1. Servomotor
Servomotorer er "hjertet" i robotkraftsystemer, ansvarlige for å konvertere elektrisk energi til mekanisk energi og drive bevegelsen til ulike ledd i roboten. Kjernefordelen med servomotorer ligger i deres høypresisjonsposisjon, hastighet og dreiemomentkontroll.
Arbeidsprinsipp: Servomotorer bruker vanligvis permanentmagnet synkronmotorer (PMSM) eller vekselstrømsservomotorer (AC Servo) for å nøyaktig kontrollere posisjonen og hastigheten til motorrotoren ved å endre fasen til inngangsstrømmen. Den innebygde koderen gir tilbakemeldingssignaler i sanntid, og danner et lukket sløyfekontrollsystem for å oppnå høy dynamisk respons og presis kontroll.
Egenskaper: Servomotorer har egenskapene til et bredt hastighetsområde, høy effektivitet, lav treghet osv. De kan fullføre akselerasjon, retardasjon og posisjoneringshandlinger på svært kort tid, noe som er avgjørende for robotapplikasjoner som krever hyppig startstopp og presis posisjonering .
Intelligent kontroll: Moderne servomotorer integrerer også avanserte algoritmer som PID-kontroll, adaptiv kontroll, etc., som automatisk kan justere parametere i henhold til lastendringer for å opprettholde stabil ytelse.
2. Reduser
Funksjon: Reduseringen er koblet mellom servomotoren og robotleddet, og hovedfunksjonen er å redusere høyhastighetsrotasjonsutgangen til motoren, øke dreiemomentet og oppfylle kravene til høyt dreiemoment og lav hastighet til robotleddet .
Type: Vanlige reduksjonsmidler inkluderer harmoniske reduksjonsmidler og RV-redusere. Blant dem,RV reduksjonsgirer spesielt egnet for fleraksede leddkonstruksjoner i industriroboter på grunn av deres høye stivhet, høye presisjon og store utvekslingsforhold.
Tekniske punkter: Produksjonsnøyaktigheten til reduksjonen påvirker direkte den repeterende posisjoneringsnøyaktigheten og driftsstabiliteten til roboten. Den innvendige girnettklaringen til avanserte reduksjonsmidler er ekstremt liten, og de må ha god slitestyrke og lang levetid.
4. Kontroller
Kjernefunksjon: Kontrolleren er hjernen til roboten, som mottar instruksjoner og kontrollerer bevegelsesstatusen til hvert ledd basert på forhåndsinnstilte programmer eller sanntidsberegningsresultater.
Teknisk arkitektur: Basert på innebygde systemer, integrerer kontrolleren maskinvarekretser, digitale signalprosessorer, mikrokontrollere og ulike grensesnitt for å oppnå komplekse funksjoner som bevegelsesplanlegging, banegenerering og sensordatafusjon.
Avanserte kontrollalgoritmer:Moderne robotkontrollerebruker ofte avanserte kontrollteorier som Model Predictive Control (MPC), Sliding Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC) og Adaptive Control for å håndtere kontrollutfordringer i komplekse oppgavekrav og usikre miljøer.
5. Utfører
Definisjon og funksjon: En aktuator er en enhet som konverterer elektriske signaler som sendes ut av en kontroller til faktiske fysiske handlinger. Det refererer vanligvis til en komplett drivenhet som består av servomotorer, reduksjonsgir og relaterte mekaniske komponenter.
Kraftkontroll og posisjonskontroll: Aktuatoren trenger ikke bare å oppnå presis posisjonskontroll, men må også implementere dreiemoment eller taktil tilbakemeldingskontroll for noen presisjonsmontering eller medisinske rehabiliteringsroboter, det vil si kraftkontrollmodus, for å sikre kraftfølsomhet og sikkerhet under operasjonsprosessen.
Redundans og samarbeid: I flerleddsroboter må ulike aktuatorer koordinere arbeidet sitt, og avanserte kontrollstrategier brukes for å håndtere koblingseffektene mellom leddene, for å oppnå fleksibel bevegelse og baneoptimalisering av roboten i rommet.
6. Sensorteknologi
Selv om det ikke er eksplisitt nevnt i de fem nøkkelteknologiene, er sensorteknologi en viktig komponent for roboter for å oppnå persepsjon og intelligent beslutningstaking. For høypresisjons- og intelligente moderne roboter er det avgjørende å integrere flere sensorer (som posisjonssensorer, dreiemomentsensorer, synssensorer osv.) for å få miljø- og selvtilstandsinformasjon.
Posisjons- og hastighetssensorer: Enkoderen er installert på servomotoren for å gi sanntids posisjons- og hastighetstilbakemelding, og danner et kontrollsystem med lukket sløyfe; I tillegg kan leddvinkelsensorer nøyaktig måle den faktiske rotasjonsvinkelen til hvert bevegelige ledd.
Kraft- og dreiemomentsensorer: innebygd i endeeffektoren til aktuatorer eller roboter, brukt til å registrere kontaktkraft og dreiemoment, noe som gjør at roboter kan ha jevn operasjonsevne og sikre interaksjonsegenskaper.
Visuelle og miljømessige persepsjonssensorer: inkludert kameraer, LiDAR, dybdekameraer, etc., brukt til 3D-rekonstruksjon av scener, målgjenkjenning og sporing, navigering for unngåelse av hindringer og andre funksjoner, som gjør det mulig for roboter å tilpasse seg dynamiske miljøer og ta tilsvarende beslutninger.
7. Kommunikasjons- og nettverksteknologi
Effektiv kommunikasjonsteknologi og nettverksarkitektur er like avgjørende i multirobotsystemer og fjernkontrollscenarier
Intern kommunikasjon: Høyhastighets datautveksling mellom kontrollere og mellom kontrollere og sensorer krever stabil bussteknologi, slik som CANopen, EtherCAT og andre sanntids industrielle Ethernet-protokoller.
Ekstern kommunikasjon: Gjennom trådløs kommunikasjonsteknologi som Wi Fi, 5G, Bluetooth, etc., kan roboter samhandle med andre enheter og skyservere for å oppnå fjernovervåking, programoppdateringer, big data-analyse og andre funksjoner.
8. Energi- og kraftstyring
Strømsystem: Velg en strømforsyning som er egnet for egenskapene til robotens arbeidsbelastning, og utform et rimelig strømstyringssystem for å sikre langsiktig stabil drift og møte plutselige krav til høy effekt.
Energigjenvinning og energisparende teknologi: Noen avanserte robotsystemer har begynt å ta i bruk energigjenvinningsteknologi, som konverterer mekanisk energi til elektrisk energilagring under retardasjon for å forbedre den generelle energieffektiviteten.
9. Programvare og algoritmenivå
Bevegelsesplanlegging og kontrollalgoritmer: Fra banegenerering og baneoptimalisering til kollisjonsdeteksjon og strategier for unngåelse av hindringer, avanserte algoritmer støtter effektiv og presis bevegelse av roboter.
Kunstig intelligens og autonom læring: Ved å bruke teknologier som maskinlæring og dyp læring, kan roboter kontinuerlig trene og iterere for å forbedre evnen til å fullføre oppgaver, noe som muliggjør mer kompleks beslutningslogikk og autonom atferd.
10.Menneskelig datamaskininteraksjonsteknologi
I mange applikasjonsscenarier, spesielt innen tjenesteroboter og samarbeidsroboter, er humanisert menneske-datamaskin interaksjonsteknologi avgjørende:
Talegjenkjenning og syntese: Ved å integrere teknologi for naturlig språkbehandling (NLP) er roboter i stand til å forstå menneskelige stemmekommandoer og gi tilbakemelding i klar og naturlig tale.
Taktil interaksjon: Design roboter med taktile tilbakemeldingsmekanismer som kan simulere realistiske taktile opplevelser, forbedre brukeropplevelsen og sikkerheten under drift eller interaksjon.
Bevegelsesgjenkjenning: Bruker datasynsteknologi for å fange opp og analysere menneskelige bevegelser, slik at roboter kan svare på ikke-kontakt bevegelseskommandoer og oppnå intuitiv operativ kontroll.
Ansiktsuttrykk og følelsesberegning: Sosiale roboter har ansiktsuttrykkssystemer og evner for følelsesgjenkjenning som kan uttrykke følelser, og dermed bedre tilpasse seg folks følelsesmessige behov og forbedre kommunikasjonseffektiviteten
Innleggstid: Sep-05-2024
