V sodobni robotski tehnologiji, predvsem na področju industrijskih robotov, sodi pet ključnih tehnologijservo motorji, reduktorji, gibljivi spoji, krmilniki in aktuatorji. Te osnovne tehnologije skupaj sestavljajo dinamični sistem in nadzorni sistem robota, kar zagotavlja, da lahko robot doseže natančen, hiter in prilagodljiv nadzor gibanja in izvajanje nalog. Naslednje bo zagotovilo poglobljeno analizo teh petih ključnih tehnologij:
1. Servo motor
Servo motorji so "srce" robotskih napajalnih sistemov, odgovorni za pretvorbo električne energije v mehansko energijo in poganjajo gibanje različnih sklepov robota. Glavna prednost servo motorjev je njihova visoko natančna sposobnost nadzora položaja, hitrosti in navora.
Načelo delovanja: Servo motorji običajno uporabljajo sinhronske motorje s trajnimi magneti (PMSM) ali servo motorje z izmeničnim tokom (AC Servo) za natančno krmiljenje položaja in hitrosti rotorja motorja s spreminjanjem faze vhodnega toka. Vgrajeni kodirnik zagotavlja povratne signale v realnem času in tvori zaprtozančni nadzorni sistem za doseganje visokega dinamičnega odziva in natančnega nadzora.
Značilnosti: Servo motorji imajo značilnosti širokega razpona hitrosti, visoke učinkovitosti, nizke vztrajnosti itd. Lahko zaključijo dejanja pospeševanja, zaviranja in pozicioniranja v zelo kratkem času, kar je ključnega pomena za robotske aplikacije, ki zahtevajo pogoste zagonske zaustavitve in natančno pozicioniranje .
Inteligentno krmiljenje: Sodobni servo motorji vključujejo tudi napredne algoritme, kot so krmiljenje PID, prilagodljivo krmiljenje itd., ki lahko samodejno prilagajajo parametre glede na spremembe obremenitve, da ohranijo stabilno delovanje.
2. Reduktor
Funkcija: Reduktor je povezan med servo motorjem in robotskim sklepom, njegova glavna funkcija pa je zmanjšati visoko hitrost vrtenja motorja, povečati navor in izpolniti zahteve visokega navora in nizke hitrosti robotskega sklepa. .
Tip: Običajno uporabljeni reduktorji vključujejo harmonične reduktorje in reduktorje RV. Med njimi,RV reduktorjiso še posebej primerni za večosne sklepne strukture v industrijskih robotih zaradi svoje visoke togosti, visoke natančnosti in velikega prenosnega razmerja.
Tehnične točke: Natančnost izdelave reduktorja neposredno vpliva na ponavljajočo se natančnost pozicioniranja in stabilnost delovanja robota. Notranja zračnost zobniške mreže vrhunskih reduktorjev je izjemno majhna in morajo imeti dobro odpornost proti obrabi in dolgo življenjsko dobo.
4. Krmilnik
Osnovna funkcija: krmilnik so možgani robota, ki prejemajo navodila in nadzorujejo stanje gibanja vsakega sklepa na podlagi prednastavljenih programov ali rezultatov izračuna v realnem času.
Tehnična arhitektura: Krmilnik, ki temelji na vgrajenih sistemih, združuje strojna vezja, procesorje digitalnih signalov, mikrokontrolerje in različne vmesnike za doseganje kompleksnih funkcij, kot so načrtovanje gibanja, generiranje poti in zlivanje podatkov senzorjev.
Napredni nadzorni algoritmi:Sodobni krmilniki robotovobičajno sprejmejo napredne teorije nadzora, kot so nadzor s predvidevanjem modela (MPC), nadzor spremenljive strukture drsnega načina (SMC), krmiljenje z mehko logiko (FLC) in prilagodljiv nadzor za reševanje izzivov nadzora v kompleksnih zahtevah nalog in negotovih okoljih.
5. Izvršitelj
Definicija in funkcija: aktuator je naprava, ki pretvarja električne signale, ki jih oddaja krmilnik, v dejanska fizična dejanja. Običajno se nanaša na celotno pogonsko enoto, sestavljeno iz servo motorjev, reduktorjev in povezanih mehanskih komponent.
Nadzor sile in nadzor položaja: aktuator mora doseči ne samo natančen nadzor položaja, ampak mora izvajati tudi nadzor navora ali otipne povratne informacije za nekatere robote za natančno montažo ali medicinsko rehabilitacijo, to je način nadzora sile, da zagotovi občutljivost sile in varnost med operacijski proces.
Redundanca in sodelovanje: pri robotih z več sklepi morajo različni aktuatorji uskladiti svoje delo, napredne strategije nadzora pa se uporabljajo za obvladovanje učinkov sklopitve med sklepi, s čimer se doseže prilagodljivo gibanje in optimizacija poti robota v prostoru.
6. Senzorska tehnologija
Čeprav ni izrecno omenjena v petih ključnih tehnologijah, je tehnologija senzorjev pomembna komponenta robotov za doseganje zaznavanja in inteligentnega odločanja. Za visoko natančne in inteligentne sodobne robote je ključnega pomena integracija več senzorjev (kot so senzorji položaja, senzorji navora, vidni senzorji itd.) za pridobivanje informacij o okolju in lastnem stanju.
Senzorji položaja in hitrosti: kodirnik je nameščen na servo motorju za zagotavljanje povratne informacije o položaju in hitrosti v realnem času, kar tvori zaprtozančni krmilni sistem; Poleg tega lahko senzorji kota sklepov natančno izmerijo dejanski kot vrtenja vsakega premikajočega se sklepa.
Senzorji sile in navora: vgrajeni v končni efektor aktuatorjev ali robotov, ki se uporabljajo za zaznavanje kontaktne sile in navora, kar robotom omogoča gladko delovanje in značilnosti varne interakcije.
Vizualni senzorji in senzorji za zaznavanje okolja: vključno s kamerami, LiDAR, globinskimi kamerami itd., ki se uporabljajo za 3D rekonstrukcijo scene, prepoznavanje in sledenje cilju, navigacijo pri izogibanju oviram in druge funkcije, ki robotom omogočajo prilagajanje dinamičnim okoljem in sprejemanje ustreznih odločitev.
7. Komunikacijska in omrežna tehnologija
Učinkovita komunikacijska tehnologija in omrežna arhitektura sta enako ključni pri sistemih z več roboti in scenarijih daljinskega upravljanja
Notranja komunikacija: Visoka hitrost izmenjave podatkov med krmilniki ter med krmilniki in senzorji zahteva stabilno tehnologijo vodila, kot so CANopen, EtherCAT in drugi industrijski protokoli Ethernet v realnem času.
Zunanja komunikacija: prek brezžičnih komunikacijskih tehnologij, kot so Wi-Fi, 5G, Bluetooth itd., lahko roboti komunicirajo z drugimi napravami in strežniki v oblaku, da dosežejo nadzor na daljavo, posodobitve programov, analizo velikih podatkov in druge funkcije.
8. Upravljanje z energijo in močjo
Napajalni sistem: izberite napajalnik, ki ustreza značilnostim delovne obremenitve robota, in oblikujte razumen sistem za upravljanje porabe energije, da zagotovite dolgoročno stabilno delovanje in zadostite nenadnim zahtevam po visoki moči.
Rekuperacija energije in tehnologija za varčevanje z energijo: Nekateri napredni robotski sistemi so začeli sprejemati tehnologijo za rekuperacijo energije, ki med upočasnjevanjem pretvarja mehansko energijo v shranjevanje električne energije za izboljšanje splošne energetske učinkovitosti.
9. Raven programske opreme in algoritma
Načrtovanje gibanja in algoritmi za nadzor: Napredni algoritmi podpirajo učinkovito in natančno gibanje robotov od generiranja poti in optimizacije poti do zaznavanja trkov in izogibanja oviram.
Umetna inteligenca in avtonomno učenje: z uporabo tehnologij, kot sta strojno učenje in globoko učenje, se lahko roboti nenehno usposabljajo in ponavljajo, da izboljšajo svoje sposobnosti dokončanja nalog, kar omogoča bolj zapleteno logiko odločanja in avtonomno vedenje.
10.Tehnologija interakcije med človekom in računalnikom
V številnih aplikacijskih scenarijih, zlasti na področju storitvenih robotov in sodelovalnih robotov, je humanizirana tehnologija interakcije človek-računalnik ključnega pomena:
Prepoznavanje in sinteza govora: z integracijo tehnologije obdelave naravnega jezika (NLP) lahko roboti razumejo človeške glasovne ukaze in zagotavljajo povratne informacije v jasnem in naravnem govoru.
Taktilna interakcija: Načrtujte robote z mehanizmi taktilne povratne informacije, ki lahko simulirajo realistične taktilne občutke, kar izboljša uporabniško izkušnjo in varnost med delovanjem ali interakcijo.
Prepoznavanje kretenj: uporaba tehnologije računalniškega vida za zajemanje in analizo človeških kretenj, kar omogoča robotom, da se odzovejo na brezkontaktne ukaze gest in dosežejo intuitiven operativni nadzor.
Obrazna mimika in izračun čustev: Socialni roboti imajo sisteme obrazne mimike in zmožnosti prepoznavanja čustev, ki lahko izražajo čustva, s čimer se bolje prilagajajo čustvenim potrebam ljudi in izboljšajo učinkovitost komunikacije
Čas objave: Sep-05-2024
