În tehnologia robotică modernă, în special în domeniul roboților industriali, cele cinci tehnologii cheie includservomotoare, reductoare, îmbinări de mișcare, controlere și actuatoare. Aceste tehnologii de bază construiesc împreună sistemul dinamic și sistemul de control al robotului, asigurându-se că robotul poate realiza un control precis, rapid și flexibil al mișcării și al execuției sarcinilor. Următoarele vor oferi o analiză aprofundată a acestor cinci tehnologii cheie:
1. Servomotor
Servomotoarele sunt „inima” sistemelor de alimentare ale robotului, responsabile de transformarea energiei electrice în energie mecanică și de conducere a mișcării diferitelor articulații ale robotului. Avantajul principal al servomotoarelor constă în capacitățile de control al poziției, vitezei și cuplului de înaltă precizie.
Principiul de funcționare: Servomotoarele folosesc de obicei motoare sincrone cu magnet permanent (PMSM) sau servomotoare cu curent alternativ (AC Servo) pentru a controla cu precizie poziția și viteza rotorului motorului prin schimbarea fazei curentului de intrare. Codificatorul încorporat oferă semnale de feedback în timp real, formând un sistem de control în buclă închisă pentru a obține un răspuns dinamic ridicat și un control precis.
Caracteristici: Servomotoarele au caracteristicile unei game largi de viteze, eficiență ridicată, inerție scăzută etc. Pot finaliza acțiunile de accelerare, decelerare și poziționare într-un timp foarte scurt, ceea ce este crucial pentru aplicațiile robot care necesită pornire frecventă, oprire și poziționare precisă. .
Control inteligent: servomotoarele moderne integrează, de asemenea, algoritmi avansați, cum ar fi controlul PID, controlul adaptiv etc., care pot ajusta automat parametrii în funcție de modificările de sarcină pentru a menține performanța stabilă.
2. Reductor
Funcție: Reductorul este conectat între servomotor și articulația robotului, iar funcția sa principală este de a reduce ieșirea de rotație de mare viteză a motorului, de a crește cuplul și de a îndeplini cerințele de cuplu mare și viteză scăzută a articulației robotului. .
Tip: Reductoarele utilizate în mod obișnuit includ reductoarele armonice și reductoarele RV. Printre ei,Reductore RVsunt deosebit de potrivite pentru structurile de îmbinare cu mai multe axe în roboții industriali datorită rigidității lor ridicate, preciziei ridicate și raportului de transmisie mare.
Puncte tehnice: Precizia de fabricație a reductorului afectează direct precizia de poziționare repetitivă și stabilitatea operațională a robotului. Distanța internă a ochiurilor de viteză a reductoarelor de ultimă generație este extrem de mică și trebuie să aibă o rezistență bună la uzură și o durată lungă de viață.
4. Controler
Funcția de bază: Controlerul este creierul robotului, care primește instrucțiuni și controlează starea mișcării fiecărei articulații pe baza programelor prestabilite sau a rezultatelor calculelor în timp real.
Arhitectură tehnică: Bazat pe sisteme încorporate, controlerul integrează circuite hardware, procesoare de semnal digital, microcontrolere și diverse interfețe pentru a realiza funcții complexe, cum ar fi planificarea mișcării, generarea traiectoriei și fuziunea datelor senzorilor.
Algoritmi de control avansati:Controlere de robot moderneadoptă în mod obișnuit teorii de control avansate, cum ar fi Model Predictive Control (MPC), Sliding Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC) și Adaptive Control pentru a aborda provocările de control în cerințele sarcinilor complexe și medii incerte.
5. Executor
Definiție și funcție: Un actuator este un dispozitiv care convertește semnalele electrice emise de un controler în acțiuni fizice reale. De obicei, se referă la o unitate completă de antrenare compusă din servomotoare, reductoare și componente mecanice aferente.
Controlul forței și controlul poziției: actuatorul nu trebuie doar să obțină un control precis al poziției, dar trebuie și să implementeze controlul cuplului sau al feedback-ului tactil pentru unii roboți de asamblare de precizie sau de reabilitare medicală, adică modul de control al forței, pentru a asigura sensibilitatea și siguranța forței în timpul procesul de operare.
Redundanță și colaborare: La roboții cu mai multe articulații, diferiți actuatori trebuie să-și coordoneze activitatea, iar strategiile avansate de control sunt utilizate pentru a gestiona efectele de cuplare dintre articulații, realizând mișcarea flexibilă și optimizarea traseului robotului în spațiu.
6. Tehnologia senzorilor
Deși nu este menționată în mod explicit în cele cinci tehnologii cheie, tehnologia senzorilor este o componentă importantă pentru roboți pentru a obține percepția și luarea deciziilor inteligente. Pentru roboții moderni de înaltă precizie și inteligenți, integrarea mai multor senzori (cum ar fi senzori de poziție, senzori de cuplu, senzori de viziune etc.) pentru a obține informații despre mediu și starea proprie este crucială.
Senzori de poziție și viteză: encoderul este instalat pe servomotor pentru a oferi feedback în timp real privind poziția și viteza, formând un sistem de control în buclă închisă; În plus, senzorii unghiului articulației pot măsura cu precizie unghiul real de rotație al fiecărei articulații în mișcare.
Senzori de forță și cuplu: încorporați în efectul final al actuatoarelor sau roboților, utilizați pentru a detecta forța de contact și cuplul, permițând roboților să aibă capabilități de funcționare lină și caracteristici de interacțiune sigure.
Senzori de percepție vizuală și de mediu: inclusiv camere, LiDAR, camere de adâncime etc., utilizați pentru reconstrucția 3D a scenei, recunoașterea și urmărirea țintei, navigarea pentru evitarea obstacolelor și alte funcții, permițând roboților să se adapteze la medii dinamice și să ia decizii corespunzătoare.
7. Tehnologia comunicațiilor și a rețelelor
Tehnologia de comunicare eficientă și arhitectura de rețea sunt la fel de esențiale în sistemele multiroboți și scenariile de control de la distanță
Comunicare internă: Schimbul de date de mare viteză între controlere și între controlere și senzori necesită o tehnologie de magistrală stabilă, cum ar fi CANopen, EtherCAT și alte protocoale Ethernet industriale în timp real.
Comunicare externă: Prin tehnologiile de comunicare fără fir, cum ar fi Wi-Fi, 5G, Bluetooth etc., roboții pot interacționa cu alte dispozitive și servere cloud pentru a realiza monitorizare de la distanță, actualizări de programe, analiză de date mari și alte funcții.
8. Energie și managementul energiei
Sistem de alimentare: Selectați o sursă de alimentare potrivită pentru caracteristicile sarcinii de lucru a robotului și proiectați un sistem rezonabil de gestionare a energiei pentru a asigura o funcționare stabilă pe termen lung și pentru a satisface cerințele bruște de putere mare.
Tehnologia de recuperare a energiei și de economisire a energiei: Unele sisteme robotizate avansate au început să adopte tehnologia de recuperare a energiei, care convertește energia mecanică în stocarea energiei electrice în timpul decelerării pentru a îmbunătăți eficiența energetică generală.
9. Software și nivel de algoritm
Algoritmi de planificare și control al mișcării: de la generarea traiectoriei și optimizarea traseului până la strategiile de detectare a coliziunilor și evitarea obstacolelor, algoritmii avansați sprijină mișcarea eficientă și precisă a roboților.
Inteligență artificială și învățare autonomă: prin utilizarea tehnologiilor precum învățarea automată și învățarea profundă, roboții se pot antrena și repeta continuu pentru a-și îmbunătăți abilitățile de finalizare a sarcinilor, permițând o logică de luare a deciziilor mai complexă și un comportament autonom.
10.Tehnologia interacțiunii cu computerul uman
În multe scenarii de aplicație, în special în domeniile roboților de serviciu și roboților colaborativi, tehnologia de interacțiune umanizat-calculator este crucială:
Recunoașterea și sinteza vorbirii: prin integrarea tehnologiei de procesare a limbajului natural (NLP), roboții sunt capabili să înțeleagă comenzile vocale umane și să ofere feedback într-o vorbire clară și naturală.
Interacțiune tactilă: proiectați roboți cu mecanisme de feedback tactil care pot simula senzații tactile realiste, îmbunătățind experiența utilizatorului și siguranța în timpul funcționării sau interacțiunii.
Recunoașterea gesturilor: Utilizarea tehnologiei de viziune computerizată pentru a captura și analiza gesturile umane, permițând roboților să răspundă la comenzile gesturilor fără contact și să obțină un control operațional intuitiv.
Expresia facială și calculul emoțiilor: roboții sociali au sisteme de expresie facială și capacități de recunoaștere a emoțiilor care pot exprima emoții, adaptându-se astfel mai bine la nevoile emoționale ale oamenilor și îmbunătățind eficiența comunicării
Ora postării: 05-09-2024
