Промышленный роботs Они широко используются в промышленном производстве, например, в автомобилестроении, производстве электроприборов, пищевой промышленности и т. д. Они могут заменить повторяющиеся механические операции и представляют собой машины, которые используют собственную энергию и возможности управления для выполнения различных функций. Они могут выдерживать команды человека, а также работать в соответствии с предварительно запрограммированными программами. Теперь поговорим об основных компонентахпромышленный роботs.
1. Предмет
Основной механизм состоит из машинного основания и приводного механизма, включающего большую руку, предплечье, запястье и кисть, которые образуют многостепенную механическую систему. Некоторые роботы также имеют механизм передвижения пешком.Промышленный роботsЗапястье имеет 6 степеней свободы или даже больше. Как правило, запястье имеет от 1 до 3 степеней свободы движения.
2. Система привода
Система приводапромышленный роботsВ зависимости от источника энергии привод делится на три категории: гидравлический, пневматический и электрический. Эти три типа могут быть объединены в составную приводную систему в зависимости от требований. Или же привод может осуществляться косвенно через механические трансмиссионные механизмы, такие как синхронные ремни, зубчатые передачи и шестерни. Приводная система включает в себя силовое устройство и трансмиссионный механизм, которые используются для реализации соответствующих действий механизма. Каждый из этих трех типов основных приводных систем имеет свои особенности. В настоящее время основным типом является электрический привод. Благодаря низкой инерции, серводвигатели переменного и постоянного тока с большим крутящим моментом и поддерживающие их сервоприводы (преобразователи частоты переменного тока, модуляторы ширины импульса постоянного тока) широко используются. Такая система не требует преобразования энергии, проста в использовании и обладает чувствительным управлением. Большинство двигателей требуют использования тонкого передаточного механизма: редуктора. Его зубья используют зубчатый преобразователь скорости для уменьшения количества оборотов двигателя в обратном направлении до необходимого количества оборотов и получения устройства с большим крутящим моментом, тем самым уменьшая скорость и увеличивая крутящий момент. При большой нагрузке серводвигатель значительно увеличивает мощность, что очень экономично, а выходной крутящий момент может быть увеличен с помощью редуктора в подходящем диапазоне скоростей. Серводвигатели склонны к нагреву и низкочастотной вибрации при работе на низких частотах. Длительная и повторяющаяся работа не способствует обеспечению точной и надежной работы. Наличие прецизионного редуктора позволяет серводвигателю работать на подходящей скорости, повышая жесткость корпуса машины и обеспечивая больший крутящий момент. Сегодня существуют два основных типа редукторов: гармонический редуктор и редуктор RV.
3. Система управления
Онсистема управления роботомСистема управления — это «мозг» робота и главный фактор, определяющий его функции и возможности. Она посылает командные сигналы системе управления и исполнительному механизму в соответствии с входной программой и контролирует их. Основная задача системы управления —промышленный робот Технология управления предназначена для контроля диапазона действий, позы и траектории, а также времени выполнения действий.промышленный роботв рабочем пространстве. Характеризуется простотой программирования, управлением через меню программного обеспечения, удобным интерфейсом взаимодействия человека с компьютером, онлайн-подсказками и простотой использования. Система управления является ядром робота, и соответствующие зарубежные компании внимательно следят за нашими экспериментами. В последние годы, с развитием микроэлектроники, производительность микропроцессоров постоянно повышается, а цена становится все ниже. Сейчас на рынке появились 32-битные микропроцессоры стоимостью 1-2 доллара США. Экономичные микропроцессоры открыли новые возможности для развития контроллеров роботов, позволив разрабатывать недорогие и высокопроизводительные контроллеры. Для обеспечения достаточных вычислительных и запоминающих возможностей системы, контроллеры роботов в настоящее время в основном состоят из мощных чипов серий ARM, DSP, POWERPC, Intel и других. Поскольку функции существующих универсальных микросхем не в полной мере удовлетворяют требованиям некоторых робототехнических систем с точки зрения цены, функциональности, интеграции и интерфейсов, это привело к росту спроса на технологию SoC (System on Chip) в робототехнических системах. Интеграция процессора с необходимыми интерфейсами позволяет упростить проектирование периферийных схем системы, уменьшить ее размеры и снизить затраты. Например, компания Actel интегрирует процессорные ядра NEOS или ARM7 в свои продукты на базе FPGA, формируя полноценную систему SoC. Что касается контроллеров робототехнических технологий, то исследования в этой области в основном сосредоточены в США и Японии, и существуют зрелые продукты, такие как американская компания DELTATAU, японская Pengli Co., Ltd. и др. В основе их контроллеров движения лежит технология DSP, а сама технология основана на открытой структуре на базе ПК. 4. Конечный эффектор Конечный захват — это компонент, соединенный с последним шарниром манипулятора. Он обычно используется для захвата объектов, соединения с другими механизмами и выполнения необходимых задач. Производители роботов, как правило, не проектируют и не продают конечные захваты; в большинстве случаев они предлагают только простые захваты. Обычно конечный захват устанавливается на 6-осевой фланец робота для выполнения задач в заданной среде, таких как сварка, покраска, склеивание, а также загрузка и разгрузка деталей, — задачи, которые требуют выполнения роботами.
Обзор сервомоторов Сервопривод, также известный как «сервоконтроллер» и «сервоусилитель», — это контроллер, используемый для управления серводвигателями. Его функция аналогична функции частотного преобразователя в обычных двигателях переменного тока, и он является частью сервосистемы. Как правило, управление серводвигателем осуществляется тремя способами: по положению, скорости и крутящему моменту, что обеспечивает высокоточное позиционирование системы передачи.
1. Классификация сервомоторов Они делятся на две категории: серводвигатели постоянного и переменного тока.
Серводвигатели переменного тока подразделяются на асинхронные и синхронные. В настоящее время системы переменного тока постепенно вытесняют системы постоянного тока. По сравнению с системами постоянного тока, серводвигатели переменного тока обладают преимуществами высокой надежности, хорошего теплоотвода, малого момента инерции и способности работать под высоким давлением. Поскольку в них отсутствуют щетки и рулевые механизмы, система сервопривода переменного тока также становится бесщеточной системой, и в ней используются асинхронные двигатели с клеткой и синхронные двигатели с постоянными магнитами, имеющие бесщеточную конструкцию. 1) Сервомоторы постоянного тока делятся на коллекторные и бесколлекторные.
①Коллекторные двигатели отличаются низкой стоимостью, простой конструкцией, большим пусковым моментом, широким диапазоном скоростей, простотой управления, требуют технического обслуживания, но просты в обслуживании (замена угольных щеток), создают электромагнитные помехи, предъявляют требования к условиям эксплуатации и обычно используются для снижения затрат в чувствительных к внешним воздействиям промышленных и гражданских условиях;
②Бесщеточные двигатели отличаются малыми размерами и весом, высокой выходной мощностью и быстрым откликом. Они обладают высокой скоростью вращения и малой инерцией, стабильным крутящим моментом и плавным вращением. Управление сложное и интеллектуальное. Электронный метод коммутации является гибким. Он может коммутировать с помощью прямоугольной или синусоидальной волны. Двигатель не требует технического обслуживания и отличается высокой эффективностью. Энергосбережение, низкое электромагнитное излучение, низкий температурный нагрев и длительный срок службы делают его подходящим для различных условий эксплуатации.
2. Характеристики различных типов сервомоторов
1) Преимущества и недостатки серводвигателя постоянного тока Преимущества: точное регулирование скорости, очень жесткие характеристики крутящего момента и скорости, простой принцип управления, простота использования и низкая цена. Недостатки: переключение щеток, ограничение скорости, дополнительное сопротивление, образование частиц износа (не подходит для беспыльных и взрывоопасных сред).
2) Преимущества и недостатки серводвигателя переменного тока Преимущества: хорошие характеристики регулирования скорости, плавное управление во всем диапазоне скоростей, практически полное отсутствие колебаний, высокая эффективность более 90%, низкое тепловыделение, высокоскоростное управление, высокоточное позиционирование (в зависимости от точности энкодера), номинальная рабочая зона, возможность достижения постоянного крутящего момента, низкая инерция, низкий уровень шума, отсутствие износа щеток и отсутствие необходимости в техническом обслуживании (подходит для беспыльных и взрывоопасных сред). Недостатки: Управление более сложное, параметры драйвера необходимо настраивать на месте, параметры ПИД-регулятора определяются отдельно, а также требуется больше соединений. В настоящее время в основных сервоприводах в качестве ядра управления используются цифровые сигнальные процессоры (DSP), которые позволяют реализовывать относительно сложные алгоритмы управления и обеспечивают цифровизацию, сетевое взаимодействие и интеллектуальные функции. Силовые устройства, как правило, используют схемы управления, разработанные с использованием интеллектуальных силовых модулей (IPM) в качестве ядра. IPM интегрирует схему управления и имеет схемы обнаружения и защиты от неисправностей, таких как перенапряжение, перегрузка по току, перегрев и пониженное напряжение. В основную схему также добавляется программное обеспечение. Схема запуска уменьшает влияние процесса запуска на привод. Силовой привод сначала выпрямляет входное трехфазное или сетевое напряжение с помощью трехфазного полномостового выпрямителя для получения соответствующего постоянного тока. Выпрямленное трехфазное или сетевое напряжение затем преобразуется в частоту с помощью трехфазного синусоидального ШИМ-инвертора напряжения для привода трехфазного синхронного серводвигателя переменного тока с постоянными магнитами. Весь процесс работы силового привода можно просто описать как процесс AC-DC-AC. Основная топологическая схема выпрямительного блока (переменного тока в постоянный) представляет собой трехфазную полномостовую нерегулируемую выпрямительную схему.
Разнесенный вид гармонического редуктора Японской компании Nabtesco потребовалось 6-7 лет с момента предложения конструкции редуктора в начале 1980-х годов до достижения существенного прорыва в исследованиях редукторов в 1986 году; компании Nantong Zhenkang и Hengfengtai, которые первыми в Китае добились результатов, также потратили на это 6-8 лет. Означает ли это, что у наших местных предприятий нет возможностей? Хорошая новость заключается в том, что после нескольких лет внедрения китайские компании наконец-то совершили некоторые прорывы.
*Статья воспроизведена из интернета, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления материалов, нарушающих авторские права.
Дата публикации: 15 сентября 2023 г.
