V modernej robotickej technike, najmä v oblasti priemyselných robotov, patrí medzi päť kľúčových technológiíservomotory, redukcie, pohybové kĺby, ovládače a akčné členy. Tieto základné technológie spoločne vytvárajú dynamický systém a riadiaci systém robota, čím zaisťujú, že robot môže dosiahnuť presné, rýchle a flexibilné riadenie pohybu a vykonávanie úloh. Nasledujúce poskytne hĺbkovú analýzu týchto piatich kľúčových technológií:
1. Servomotor
Servomotory sú „srdcom“ napájacích systémov robotov, ktoré sú zodpovedné za premenu elektrickej energie na mechanickú energiu a poháňajú pohyb rôznych kĺbov robota. Hlavná výhoda servomotorov spočíva v ich vysoko presnom riadení polohy, rýchlosti a krútiaceho momentu.
Pracovný princíp: Servomotory zvyčajne používajú synchrónne motory s permanentnými magnetmi (PMSM) alebo striedavé servomotory (AC Servo) na presné riadenie polohy a rýchlosti rotora motora zmenou fázy vstupného prúdu. Zabudovaný enkodér poskytuje signály spätnej väzby v reálnom čase, čím vytvára systém riadenia s uzavretou slučkou na dosiahnutie vysokej dynamickej odozvy a presného riadenia.
Charakteristika: Servomotory sa vyznačujú širokým rozsahom otáčok, vysokou účinnosťou, nízkou zotrvačnosťou atď. Dokážu dokončiť zrýchlenie, spomalenie a polohovanie vo veľmi krátkom čase, čo je rozhodujúce pre robotické aplikácie, ktoré vyžadujú časté štartovanie a presné polohovanie .
Inteligentné riadenie: Moderné servomotory tiež integrujú pokročilé algoritmy, ako je PID riadenie, adaptívne riadenie atď., Ktoré môžu automaticky upravovať parametre podľa zmien zaťaženia, aby sa zachoval stabilný výkon.
2. Reduktor
Funkcia: Reduktor je zapojený medzi servomotor a kĺb robota a jeho hlavnou funkciou je znížiť vysokorýchlostný rotačný výkon motora, zvýšiť krútiaci moment a splniť požiadavky na vysoký krútiaci moment a nízku rýchlosť kĺbu robota. .
Typ: Bežne používané redukcie zahŕňajú harmonické redukcie a RV redukcie. Medzi nimiRV redukciesú obzvlášť vhodné pre viacosové kĺbové konštrukcie v priemyselných robotoch vďaka svojej vysokej tuhosti, vysokej presnosti a veľkému prevodovému pomeru.
Technické body: Výrobná presnosť reduktora priamo ovplyvňuje opakovanú presnosť polohovania a prevádzkovú stabilitu robota. Vnútorná vôľa záberu ozubených kolies špičkových reduktorov je extrémne malá a musia mať dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a dlhú životnosť.
4. Ovládač
Hlavná funkcia: Ovládač je mozgom robota, ktorý prijíma pokyny a riadi stav pohybu každého kĺbu na základe prednastavených programov alebo výsledkov výpočtov v reálnom čase.
Technická architektúra: Riadiaca jednotka založená na vstavaných systémoch integruje hardvérové obvody, procesory digitálnych signálov, mikrokontroléry a rôzne rozhrania na dosiahnutie komplexných funkcií, ako je plánovanie pohybu, generovanie trajektórie a fúzia dát zo senzorov.
Pokročilé riadiace algoritmy:Moderné ovládače robotovbežne prijímajú pokročilé teórie riadenia, ako je prediktívne riadenie modelu (MPC), riadenie s premenlivou štruktúrou v pohyblivom režime (SMC), riadenie fuzzy logikou (FLC) a adaptívne riadenie na riešenie výziev riadenia v zložitých požiadavkách na úlohy a neistých prostrediach.
5. Exekútor
Definícia a funkcia: Akčný člen je zariadenie, ktoré premieňa elektrické signály vysielané ovládačom na skutočné fyzické činnosti. Zvyčajne sa vzťahuje na kompletnú hnaciu jednotku zloženú zo servomotorov, reduktorov a súvisiacich mechanických komponentov.
Riadenie sily a riadenie polohy: Pohon potrebuje nielen dosiahnuť presné riadenie polohy, ale musí tiež implementovať riadenie krútiaceho momentu alebo hmatovej spätnej väzby pre niektoré presné montážne alebo lekárske rehabilitačné roboty, to znamená režim riadenia sily, aby sa zabezpečila citlivosť a bezpečnosť sily počas proces operácie.
Redundancia a spolupráca: V robotoch s viacerými kĺbmi potrebujú rôzne ovládače koordinovať svoju prácu a na zvládnutie väzobných efektov medzi kĺbmi sa používajú pokročilé riadiace stratégie, čím sa dosiahne flexibilný pohyb a optimalizácia dráhy robota v priestore.
6. Senzorová technológia
Hoci to nie je výslovne uvedené v piatich kľúčových technológiách, senzorová technológia je dôležitou súčasťou robotov na dosiahnutie vnímania a inteligentného rozhodovania. Pre vysoko presné a inteligentné moderné roboty je kľúčová integrácia viacerých senzorov (ako sú polohové senzory, senzory krútiaceho momentu, zrakové senzory atď.) na získanie informácií o prostredí a vlastnom stave.
Snímače polohy a rýchlosti: Snímač polohy je inštalovaný na servomotore, aby poskytoval spätnú väzbu o polohe a rýchlosti v reálnom čase, čím vytvára riadiaci systém s uzavretou slučkou; Okrem toho môžu snímače uhla kĺbov presne merať skutočný uhol natočenia každého pohyblivého kĺbu.
Snímače sily a krútiaceho momentu: zabudované v koncovom efektore akčných členov alebo robotov, používajú sa na snímanie kontaktnej sily a krútiaceho momentu, čo umožňuje robotom hladkú prevádzku a bezpečné interakčné charakteristiky.
Senzory vizuálneho a environmentálneho vnímania: vrátane kamier, LiDAR, hĺbkových kamier atď., ktoré sa používajú na 3D rekonštrukciu scény, rozpoznávanie a sledovanie cieľov, navigáciu pri vyhýbaní sa prekážkam a ďalšie funkcie, ktoré umožňujú robotom prispôsobiť sa dynamickému prostrediu a robiť zodpovedajúce rozhodnutia.
7. Komunikačné a sieťové technológie
Efektívna komunikačná technológia a sieťová architektúra sú rovnako dôležité v systémoch s viacerými robotmi a scenároch diaľkového ovládania
Interná komunikácia: Vysokorýchlostná výmena dát medzi ovládačmi a medzi ovládačmi a snímačmi si vyžaduje stabilnú zbernicovú technológiu, ako sú CANopen, EtherCAT a ďalšie priemyselné ethernetové protokoly v reálnom čase.
Externá komunikácia: Prostredníctvom bezdrôtových komunikačných technológií, ako sú Wi-Fi, 5G, Bluetooth atď., môžu roboty interagovať s inými zariadeniami a cloudovými servermi, aby dosiahli vzdialené monitorovanie, aktualizácie programu, analýzu veľkých údajov a ďalšie funkcie.
8. Energetický a energetický manažment
Systém napájania: Vyberte zdroj napájania vhodný pre charakteristiky pracovného zaťaženia robota a navrhnite primeraný systém správy napájania, aby ste zabezpečili dlhodobú stabilnú prevádzku a splnili náhle požiadavky na vysoký výkon.
Technológia rekuperácie energie a úspory energie: Niektoré pokročilé robotické systémy začali prijímať technológiu rekuperácie energie, ktorá premieňa mechanickú energiu na skladovanie elektrickej energie počas spomaľovania, aby sa zlepšila celková energetická účinnosť.
9. Úroveň softvéru a algoritmu
Algoritmy plánovania pohybu a riadenia: Pokročilé algoritmy podporujú efektívny a presný pohyb robotov, od generovania trajektórie a optimalizácie cesty až po detekciu kolízií a vyhýbanie sa prekážkam.
Umelá inteligencia a autonómne učenie: Využitím technológií, ako je strojové učenie a hlboké učenie, môžu roboty neustále trénovať a opakovať, aby zlepšili svoje schopnosti dokončiť úlohy, čo umožňuje komplexnejšiu logiku rozhodovania a autonómne správanie.
10.Technológia ľudskej počítačovej interakcie
V mnohých aplikačných scenároch, najmä v oblasti servisných robotov a kolaboratívnych robotov, je technológia humanizovanej interakcie človek-počítač kľúčová:
Rozpoznávanie a syntéza reči: Vďaka integrácii technológie spracovania prirodzeného jazyka (NLP) sú roboty schopné porozumieť ľudským hlasovým príkazom a poskytovať spätnú väzbu jasnou a prirodzenou rečou.
Hmatová interakcia: Navrhnite roboty s mechanizmami hmatovej spätnej väzby, ktoré dokážu simulovať realistické hmatové vnemy, čím sa zvyšuje používateľská skúsenosť a bezpečnosť počas prevádzky alebo interakcie.
Rozpoznávanie gest: Využívanie technológie počítačového videnia na zachytenie a analýzu ľudských gest, čo umožňuje robotom reagovať na bezkontaktné gestá a dosiahnuť intuitívne ovládanie.
Výpočet výrazu tváre a emócií: Sociálne roboty majú systémy výrazov tváre a schopnosti rozpoznávania emócií, ktoré dokážu vyjadrovať emócie, čím sa lepšie prispôsobujú emocionálnym potrebám ľudí a zlepšujú efektivitu komunikácie.
Čas odoslania: 05.09.2024
