ในเทคโนโลยีหุ่นยนต์สมัยใหม่โดยเฉพาะในด้านหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เทคโนโลยีหลัก 5 ประการ ได้แก่เซอร์โวมอเตอร์ ตัวลด ข้อต่อการเคลื่อนที่ ตัวควบคุม และแอคชูเอเตอร์- เทคโนโลยีหลักเหล่านี้ร่วมกันสร้างระบบไดนามิกและระบบควบคุมของหุ่นยนต์ เพื่อให้มั่นใจว่าหุ่นยนต์สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวและการปฏิบัติงานได้อย่างแม่นยำ รวดเร็ว และยืดหยุ่น ข้อมูลต่อไปนี้จะนำเสนอการวิเคราะห์เชิงลึกของเทคโนโลยีหลักทั้งห้านี้:
1. เซอร์โวมอเตอร์
เซอร์โวมอเตอร์ถือเป็น "หัวใจ" ของระบบกำลังของหุ่นยนต์ มีหน้าที่ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล และขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวของข้อต่อต่างๆ ของหุ่นยนต์ ข้อได้เปรียบหลักของเซอร์โวมอเตอร์อยู่ที่ความสามารถในการควบคุมตำแหน่ง ความเร็ว และแรงบิดที่มีความแม่นยำสูง
หลักการทำงาน: โดยทั่วไปเซอร์โวมอเตอร์จะใช้มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) หรือเซอร์โวมอเตอร์กระแสสลับ (AC Servo) เพื่อควบคุมตำแหน่งและความเร็วของโรเตอร์มอเตอร์อย่างแม่นยำโดยการเปลี่ยนเฟสของกระแสอินพุต ตัวเข้ารหัสในตัวให้สัญญาณตอบรับแบบเรียลไทม์ สร้างระบบควบคุมแบบวงปิดเพื่อให้ได้การตอบสนองแบบไดนามิกสูงและการควบคุมที่แม่นยำ
ลักษณะเฉพาะ: เซอร์โวมอเตอร์มีคุณลักษณะของช่วงความเร็วที่กว้าง ประสิทธิภาพสูง ความเฉื่อยต่ำ ฯลฯ สามารถดำเนินการเร่งความเร็ว ลดความเร็ว และกำหนดตำแหน่งได้สำเร็จในเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานหุ่นยนต์ที่ต้องหยุดการสตาร์ทบ่อยครั้งและการวางตำแหน่งที่แม่นยำ .
การควบคุมอัจฉริยะ: เซอร์โวมอเตอร์สมัยใหม่ยังรวมอัลกอริธึมขั้นสูง เช่น การควบคุม PID การควบคุมแบบปรับเปลี่ยน ฯลฯ ซึ่งสามารถปรับพารามิเตอร์โดยอัตโนมัติตามการเปลี่ยนแปลงโหลดเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่เสถียร
2. ลด
ฟังก์ชั่น: ตัวลดเชื่อมต่อระหว่างเซอร์โวมอเตอร์และข้อต่อหุ่นยนต์ และหน้าที่หลักของมันคือการลดเอาต์พุตการหมุนด้วยความเร็วสูงของมอเตอร์ เพิ่มแรงบิด และตอบสนองความต้องการของแรงบิดสูงและความเร็วต่ำของข้อต่อหุ่นยนต์ .
ประเภท: ตัวลดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ตัวลดฮาร์มอนิกและตัวลด RV ในหมู่พวกเขาตัวลด RVเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างข้อต่อแบบหลายแกนในหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเนื่องจากมีความแข็งแกร่งสูง ความแม่นยำสูง และอัตราส่วนการส่งผ่านข้อมูลสูง
ประเด็นทางเทคนิค: ความแม่นยำในการผลิตของตัวลดส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำและความเสถียรในการปฏิบัติงานของหุ่นยนต์ การกวาดล้างตาข่ายเกียร์ภายในของตัวลดระดับสูงมีขนาดเล็กมากและต้องมีความต้านทานการสึกหรอที่ดีและอายุการใช้งานที่ยาวนาน
4. ผู้ควบคุม
ฟังก์ชั่นหลัก: ตัวควบคุมคือสมองของหุ่นยนต์ ซึ่งรับคำสั่งและควบคุมสถานะการเคลื่อนไหวของข้อต่อแต่ละอันตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ล่วงหน้าหรือผลการคำนวณแบบเรียลไทม์
สถาปัตยกรรมทางเทคนิค: บนพื้นฐานของระบบฝังตัว คอนโทรลเลอร์จะรวมวงจรฮาร์ดแวร์ ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล ไมโครคอนโทรลเลอร์ และอินเทอร์เฟซต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่ซับซ้อน เช่น การวางแผนการเคลื่อนไหว การสร้างวิถี และการรวมข้อมูลเซ็นเซอร์
อัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูง:ตัวควบคุมหุ่นยนต์สมัยใหม่โดยทั่วไปจะนำทฤษฎีการควบคุมขั้นสูงมาใช้ เช่น Model Predictive Control (MPC), Slide Mode Variable Structure Control (SMC), Fuzzy Logic Control (FLC) และ Adaptive Control เพื่อจัดการกับความท้าทายในการควบคุมในข้อกำหนดของงานที่ซับซ้อนและสภาพแวดล้อมที่ไม่แน่นอน
5. ผู้ดำเนินการ
ความหมายและฟังก์ชัน: แอคชูเอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากตัวควบคุมให้เป็นการกระทำทางกายภาพจริง โดยทั่วไปจะหมายถึงหน่วยขับเคลื่อนที่สมบูรณ์ซึ่งประกอบด้วยเซอร์โวมอเตอร์ ตัวลดขนาด และส่วนประกอบทางกลที่เกี่ยวข้อง
การควบคุมแรงและการควบคุมตำแหน่ง: แอคชูเอเตอร์ไม่เพียงแต่ต้องการการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำเท่านั้น แต่ยังต้องใช้แรงบิดหรือการควบคุมการตอบสนองแบบสัมผัสสำหรับหุ่นยนต์ประกอบที่มีความแม่นยำหรือหุ่นยนต์ฟื้นฟูทางการแพทย์บางรุ่น ซึ่งก็คือโหมดควบคุมแรง เพื่อให้มั่นใจถึงความไวของแรงและความปลอดภัยในระหว่าง กระบวนการดำเนินงาน
ความซ้ำซ้อนและการทำงานร่วมกัน: ในหุ่นยนต์ที่มีข้อต่อหลายตัว แอคชูเอเตอร์หลายตัวจำเป็นต้องประสานงานการทำงาน และใช้กลยุทธ์การควบคุมขั้นสูงเพื่อจัดการกับเอฟเฟกต์การเชื่อมต่อระหว่างข้อต่อ ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่นและการปรับเส้นทางของหุ่นยนต์ในอวกาศให้เหมาะสม
6. เทคโนโลยีเซ็นเซอร์
แม้ว่าเทคโนโลยีหลักทั้งห้าจะไม่ได้กล่าวถึงอย่างชัดเจน แต่เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ก็เป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับหุ่นยนต์ในการรับรู้และการตัดสินใจอย่างชาญฉลาด สำหรับหุ่นยนต์สมัยใหม่ที่มีความแม่นยำสูงและชาญฉลาด การบูรณาการเซ็นเซอร์หลายตัว (เช่น เซ็นเซอร์ตำแหน่ง เซ็นเซอร์แรงบิด เซ็นเซอร์วิชัน ฯลฯ) เพื่อให้ได้ข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมและสถานะตนเองถือเป็นสิ่งสำคัญ
เซ็นเซอร์ตำแหน่งและความเร็ว: ตัวเข้ารหัสได้รับการติดตั้งบนเซอร์โวมอเตอร์เพื่อให้การตอบสนองตำแหน่งและความเร็วแบบเรียลไทม์ ทำให้เกิดระบบควบคุมแบบวงปิด นอกจากนี้ เซ็นเซอร์มุมข้อต่อยังสามารถวัดมุมการหมุนจริงของข้อต่อที่เคลื่อนที่แต่ละอันได้อย่างแม่นยำ
เซ็นเซอร์วัดแรงและแรงบิด: ฝังอยู่ในเอนด์เอฟเฟกต์ของแอคชูเอเตอร์หรือหุ่นยนต์ ใช้ในการตรวจจับแรงสัมผัสและแรงบิด ช่วยให้หุ่นยนต์มีความสามารถในการทำงานที่ราบรื่นและมีลักษณะการโต้ตอบที่ปลอดภัย
เซ็นเซอร์รับรู้ภาพและสิ่งแวดล้อม: รวมถึงกล้อง, LiDAR, กล้องวัดความลึก ฯลฯ ใช้สำหรับการสร้างฉากใหม่ 3 มิติ การจดจำและการติดตามเป้าหมาย การนำทางเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง และฟังก์ชันอื่นๆ ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกและทำการตัดสินใจที่สอดคล้องกัน
7. เทคโนโลยีการสื่อสารและเครือข่าย
เทคโนโลยีการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพและสถาปัตยกรรมเครือข่ายมีความสำคัญเท่าเทียมกันในระบบหุ่นยนต์หลายตัวและสถานการณ์การควบคุมระยะไกล
การสื่อสารภายใน: การแลกเปลี่ยนข้อมูลความเร็วสูงระหว่างตัวควบคุมและระหว่างตัวควบคุมและเซ็นเซอร์ต้องใช้เทคโนโลยีบัสที่เสถียร เช่น CANopen, EtherCAT และโปรโตคอลอีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรมแบบเรียลไทม์อื่นๆ
การสื่อสารภายนอก: ด้วยเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย เช่น Wi Fi, 5G, บลูทูธ ฯลฯ หุ่นยนต์สามารถโต้ตอบกับอุปกรณ์อื่น ๆ และเซิร์ฟเวอร์คลาวด์เพื่อให้เกิดการตรวจสอบระยะไกล การอัปเดตโปรแกรม การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ และฟังก์ชันอื่น ๆ
8. การจัดการพลังงานและพลังงาน
ระบบไฟฟ้า: เลือกแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมกับลักษณะเฉพาะของปริมาณงานของหุ่นยนต์ และออกแบบระบบการจัดการพลังงานที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีเสถียรภาพในระยะยาวและตอบสนองความต้องการพลังงานสูงอย่างฉับพลัน
เทคโนโลยีการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่และการประหยัดพลังงาน: ระบบหุ่นยนต์ขั้นสูงบางระบบได้เริ่มนำเทคโนโลยีการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งจะแปลงพลังงานกลไปเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในระหว่างการชะลอตัว เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวม
9. ระดับซอฟต์แวร์และอัลกอริทึม
อัลกอริธึมการวางแผนการเคลื่อนไหวและการควบคุม: ตั้งแต่การสร้างวิถีและการเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางไปจนถึงการตรวจจับการชนและกลยุทธ์การหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง อัลกอริธึมขั้นสูงสนับสนุนการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำ
ปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้แบบอัตโนมัติ: ด้วยการใช้เทคโนโลยี เช่น การเรียนรู้ของเครื่องและการเรียนรู้เชิงลึก หุ่นยนต์สามารถฝึกฝนและทำซ้ำอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงความสามารถในการทำงานให้สำเร็จ ทำให้เกิดตรรกะในการตัดสินใจที่ซับซ้อนมากขึ้นและพฤติกรรมอัตโนมัติ
10.เทคโนโลยีปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์
ในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านหุ่นยนต์บริการและหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน เทคโนโลยีปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่ง:
การรู้จำและการสังเคราะห์เสียงพูด: ด้วยการบูรณาการเทคโนโลยีการประมวลผลภาษาธรรมชาติ (NLP) หุ่นยนต์จึงสามารถเข้าใจคำสั่งเสียงของมนุษย์และให้ข้อเสนอแนะด้วยคำพูดที่ชัดเจนและเป็นธรรมชาติ
การโต้ตอบด้วยการสัมผัส: ออกแบบหุ่นยนต์ที่มีกลไกตอบรับสัมผัสที่สามารถจำลองความรู้สึกสัมผัสที่สมจริง เพิ่มประสบการณ์ผู้ใช้และความปลอดภัยระหว่างการทำงานหรือการโต้ตอบ
การจดจำท่าทาง: การใช้เทคโนโลยีการมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อจับภาพและวิเคราะห์ท่าทางของมนุษย์ ช่วยให้หุ่นยนต์ตอบสนองต่อคำสั่งด้วยท่าทางแบบไม่สัมผัส และบรรลุการควบคุมการปฏิบัติงานที่ใช้งานง่าย
การคำนวณการแสดงออกทางสีหน้าและอารมณ์: หุ่นยนต์โซเชียลมีระบบการแสดงออกทางสีหน้าและความสามารถในการจดจำอารมณ์ที่สามารถแสดงอารมณ์ได้ ดังนั้นจึงปรับให้เข้ากับความต้องการทางอารมณ์ของผู้คนได้ดีขึ้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการสื่อสาร
เวลาโพสต์: Sep-05-2024
