Modern robot teknolojisinde, özellikle endüstriyel robotlar alanında, beş temel teknoloji şunları içerir:Servo motorlar, redüktörler, hareket bağlantıları, kontrolörler ve aktüatörler. Bu temel teknolojiler, robotun dinamik sistemini ve kontrol sistemini birlikte oluşturarak robotun hassas, hızlı ve esnek hareket kontrolü ve görev yürütme gerçekleştirmesini sağlar. Aşağıda bu beş temel teknolojinin derinlemesine bir analizi sunulacaktır:
1. Servo motor
Servo motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmekten ve robotun çeşitli eklemlerinin hareketini yönlendirmekten sorumlu olan robot güç sistemlerinin "kalbidir". Servo motorların temel avantajı yüksek hassasiyetli konum, hız ve tork kontrol yeteneklerinde yatmaktadır.
Çalışma prensibi: Servo motorlar, giriş akımının fazını değiştirerek motor rotorunun konumunu ve hızını hassas bir şekilde kontrol etmek için genellikle sabit mıknatıslı senkron motorlar (PMSM) veya alternatif akım servo motorları (AC Servo) kullanır. Yerleşik kodlayıcı, yüksek dinamik yanıt ve hassas kontrol elde etmek için kapalı döngü kontrol sistemi oluşturarak gerçek zamanlı geri bildirim sinyalleri sağlar.
Özellikleri: Servo motorlar, geniş hız aralığı, yüksek verimlilik, düşük atalet vb. özelliklere sahiptir. Hızlanma, yavaşlama ve konumlandırma işlemlerini çok kısa sürede tamamlayabilirler; bu, sık başlatma durdurma ve hassas konumlandırma gerektiren robot uygulamaları için çok önemlidir. .
Akıllı kontrol: Modern servo motorlar aynı zamanda istikrarlı performansı korumak için parametreleri yük değişikliklerine göre otomatik olarak ayarlayabilen PID kontrolü, uyarlanabilir kontrol vb. gibi gelişmiş algoritmaları da entegre eder.
2. Redüktör
Fonksiyon: Redüktör, servo motor ile robot eklemi arasına bağlanır ve ana işlevi, motorun yüksek hızlı dönüş çıkışını azaltmak, torku arttırmak ve robot ekleminin yüksek tork ve düşük hız gereksinimlerini karşılamaktır. .
Tip: Yaygın olarak kullanılan redüktörler arasında harmonik redüktörler ve RV redüktörler bulunur. Aralarında,RV redüktörleryüksek sertlikleri, yüksek hassasiyetleri ve büyük iletim oranları nedeniyle endüstriyel robotlardaki çok eksenli eklem yapıları için özellikle uygundur.
Teknik noktalar: Redüktörün üretim doğruluğu, robotun tekrarlanan konumlandırma doğruluğunu ve operasyonel stabilitesini doğrudan etkiler. Üst düzey redüktörlerin iç dişli ağ açıklığı son derece küçüktür ve iyi aşınma direncine ve uzun hizmet ömrüne sahip olmaları gerekir.
4. Denetleyici
Temel fonksiyon: Kontrolör, önceden ayarlanmış programlara veya gerçek zamanlı hesaplama sonuçlarına göre talimatları alan ve her bir eklemin hareket durumunu kontrol eden robotun beynidir.
Teknik mimari: Gömülü sistemlere dayanan kontrolör, hareket planlama, yörünge oluşturma ve sensör veri birleştirme gibi karmaşık işlevleri gerçekleştirmek için donanım devrelerini, dijital sinyal işlemcilerini, mikro denetleyicileri ve çeşitli arayüzleri entegre eder.
Gelişmiş kontrol algoritmaları:Modern robot kontrolörleriKarmaşık görev gereksinimleri ve belirsiz ortamlardaki kontrol zorluklarını ele almak için genellikle Model Tahminli Kontrol (MPC), Kayan Modlu Değişken Yapı Kontrolü (SMC), Bulanık Mantık Kontrolü (FLC) ve Uyarlanabilir Kontrol gibi gelişmiş kontrol teorilerini benimserler.
5. İcracı
Tanım ve İşlev: Aktüatör, bir denetleyici tarafından yayılan elektrik sinyallerini gerçek fiziksel eylemlere dönüştüren bir cihazdır. Tipik olarak servo motorlardan, redüktörlerden ve ilgili mekanik bileşenlerden oluşan komple bir tahrik ünitesini ifade eder.
Kuvvet kontrolü ve konum kontrolü: Aktüatörün yalnızca hassas konum kontrolü elde etmesi gerekmez, aynı zamanda bazı hassas montaj veya tıbbi rehabilitasyon robotları için tork veya dokunsal geri bildirim kontrolü, yani kuvvet kontrolü modu uygulanması gerekir. operasyon süreci.
Yedeklilik ve İşbirliği: Çok eklemli robotlarda, çeşitli aktüatörlerin çalışmalarını koordine etmesi gerekir ve eklemler arasındaki bağlantı etkilerini ele almak, esnek hareket sağlamak ve robotun uzayda yol optimizasyonunu sağlamak için gelişmiş kontrol stratejileri kullanılır.
6. Sensör teknolojisi
Beş temel teknolojide açıkça belirtilmese de sensör teknolojisi, robotların algılama ve akıllı karar verme süreçlerinde önemli bir bileşenidir. Yüksek hassasiyetli ve akıllı modern robotlar için, çevresel ve öz durum bilgilerini elde etmek amacıyla birden fazla sensörün (konum sensörleri, tork sensörleri, görüş sensörleri vb.) entegre edilmesi çok önemlidir.
Konum ve hız sensörleri: Enkoder, gerçek zamanlı konum ve hız geri bildirimi sağlamak ve kapalı döngü kontrol sistemi oluşturmak için servo motor üzerine monte edilmiştir; Ayrıca eklem açısı sensörleri, her hareketli eklemin gerçek dönüş açısını doğru bir şekilde ölçebilir.
Kuvvet ve tork sensörleri: aktüatörlerin veya robotların uç efektörlerine gömülü olup, temas kuvvetini ve torku algılamak için kullanılır ve robotların sorunsuz çalışma yeteneklerine ve güvenli etkileşim özelliklerine sahip olmasını sağlar.
Görsel ve çevresel algı sensörleri: Sahnenin 3D yeniden yapılandırılması, hedef tanıma ve izleme, engellerden kaçınma navigasyonu ve diğer işlevler için kullanılan kameralar, LiDAR, derinlik kameraları vb. dahil olmak üzere robotların dinamik ortamlara uyum sağlamasına ve ilgili kararlar almasına olanak tanır.
7. İletişim ve Ağ Teknolojisi
Verimli iletişim teknolojisi ve ağ mimarisi, çoklu robot sistemlerinde ve uzaktan kontrol senaryolarında eşit derecede önemlidir
Dahili iletişim: Kontrolörler arasında ve kontrolörler ile sensörler arasında yüksek hızlı veri alışverişi, CANopen, EtherCAT ve diğer gerçek zamanlı endüstriyel Ethernet protokolleri gibi kararlı veri yolu teknolojisini gerektirir.
Dış iletişim: Robotlar, Wi Fi, 5G, Bluetooth vb. gibi kablosuz iletişim teknolojileri aracılığıyla uzaktan izleme, program güncellemeleri, büyük veri analizi ve diğer işlevleri gerçekleştirmek için diğer cihazlarla ve bulut sunucularıyla etkileşime girebilir.
8. Enerji ve Güç Yönetimi
Güç sistemi: Robotun iş yükünün özelliklerine uygun bir güç kaynağı seçin ve uzun vadeli istikrarlı çalışmayı sağlamak ve ani yüksek güç taleplerini karşılamak için makul bir güç yönetim sistemi tasarlayın.
Enerji geri kazanımı ve enerji tasarrufu teknolojisi: Bazı gelişmiş robot sistemleri, genel enerji verimliliğini artırmak için yavaşlama sırasında mekanik enerjiyi elektrik enerjisi depolamaya dönüştüren enerji geri kazanım teknolojisini benimsemeye başlamıştır.
9. Yazılım ve Algoritma Düzeyi
Hareket planlama ve kontrol algoritmaları: Yörünge oluşturma ve yol optimizasyonundan çarpışma algılama ve engellerden kaçınma stratejilerine kadar gelişmiş algoritmalar, robotların verimli ve hassas hareketini destekler.
Yapay Zeka ve Otonom Öğrenme: Robotlar, makine öğrenimi ve derin öğrenme gibi teknolojileri kullanarak, görev tamamlama yeteneklerini geliştirmek için sürekli eğitim ve yineleme yapabilir, böylece daha karmaşık karar verme mantığına ve özerk davranışa olanak tanır.
10.İnsan bilgisayar etkileşimi teknolojisi
Pek çok uygulama senaryosunda, özellikle hizmet robotları ve işbirlikçi robotlar alanlarında, insanlaştırılmış insan-bilgisayar etkileşimi teknolojisi çok önemlidir:
Konuşma tanıma ve sentezleme: Robotlar, doğal dil işleme (NLP) teknolojisini entegre ederek insan sesli komutlarını anlayabilir ve net ve doğal konuşmayla geri bildirim sağlayabilir.
Dokunsal etkileşim: Gerçekçi dokunma hislerini simüle edebilen, çalışma veya etkileşim sırasında kullanıcı deneyimini ve güvenliği artıran dokunsal geri bildirim mekanizmalarına sahip robotlar tasarlayın.
Hareket tanıma: İnsan hareketlerini yakalamak ve analiz etmek için bilgisayarla görme teknolojisinden yararlanılarak robotların temassız hareket komutlarına yanıt vermesini ve sezgisel operasyonel kontrol elde etmesini sağlar.
Yüz ifadesi ve duygu hesaplama: Sosyal robotlar, duyguları ifade edebilen yüz ifadesi sistemlerine ve duygu tanıma yeteneklerine sahiptir, böylece insanların duygusal ihtiyaçlarına daha iyi uyum sağlar ve iletişim etkinliğini artırır.
Gönderim zamanı: Eylül-05-2024
