Robotlar oldindan rejalashtirilgan konveyer ishi, jarrohlik yordami, omborni olib ketish/olish va hatto minalarni olib tashlash kabi xavfli vazifalarni bajaradi. va harakat. Texnologiyaning rivojlanishi, tezlik va epchillik ortib borishi va xarajatlarning kamayishi bilan robotlar asta-sekin keng tarqaladi. Ishchi kuchidan past bo'lgan xarajat afzalligi bizga robototexnika sanoati haqida ham tasavvur beradi. Bundan tashqari, mashinani ko'rish, hisoblash quvvati va tarmoqdagi yutuqlar robot ilovalarini ommalashtirishga yordam beradi va bu yuqori samarali mashina
Insonni anglash takomillashtirishning quyidagi jihatlari bilan bog'liq:
1. Murakkab datchiklar
2. Haqiqiy vaqtda qaror qabul qilish va harakat qilish imkonini beruvchi hisoblash quvvati va algoritmlari.
3. Murakkab vazifalarni amalga oshirish uchun mexanik quvvatni tez va aniq rivojlantiradigan motorlar!
Dvigatel turi va modelini tanlashda dizayner uchta asosiy omilni hisobga olishi kerak.
1. Dvigatelning minimal va maksimal tezligi (va tezlashishi).
2. Dvigatel yetkazib berishi mumkin bo'lgan maksimal moment va moment va tezlik egri o'rtasidagi munosabat.
3. vosita ishlashining aniqligi va takrorlanishi (datchiklarsiz va yopiq pastadir nazoratisiz); Albatta, dvigatelni tanlashda o'lcham, vazn va narx kabi ko'plab boshqa muhim omillarni hisobga olish kerak. Deyarli barcha kichik va o'rta o'lchamli robotli aktuatorlar uchun qo'zg'aysan motorlarini tanlash odatda cho'tkasi bo'lgan DC motorlar, cho'tkasiz DC motorlar (BLDC) va step motorlar o'rtasida bo'ladi. (Biroq, ba'zi hollarda gidravlik va pnevmatik presslar eng yaxshi tanlovdir.)
Brushed DC motorlar eng qadimgi DC vosita texnologiyasi bo'lib, eng oddiy va arzon. Dvigatelning rotorli kalitlarining aylanishi, cho'tkalar va rotor o'rtasidagi aloqa tufayli rotor atrofidagi sariqlarning magnit maydonini o'zgartiradi (kommutatsiya qiladi). Dvigatelning tezligi qo'llaniladigan kuchlanish funktsiyasidir, shuning uchun haydovchi talablari oddiy, ammo momentni boshqarish qiyin. Shuningdek, cho'tkalarning eskirishi, tozalash va texnik xizmat ko'rsatishni talab qilish va potentsial elektron shovqin (elektromagnit shovqin) manbai bo'lishi kabi omillar tufayli ishlashda ishonchlilik muammolari mavjud. Ushbu muammolar natijasida, cho'tkasi bo'lgan DC motorlar, aksariyat hollarda, robot dizayni uchun eng kam jozibador variantdir.
Brushless DC motorlar 1860-yillarda paydo bo'ldi va ikkita ishlanmadan foyda ko'rdi: mustahkam, kichik, arzon narxlardagi doimiy magnitlarning paydo bo'lishi; va oqim oqimini sariqlarga o'tkazish uchun kichik, samarali elektron kalitlarning (odatda MOSFET) paydo bo'lishi." Elektron kommutatsiya" magnit maydonning o'zgarishini nazorat qilish uchun cho'tka motorining mexanik kommutatsiyasini, sobit kommutatsiya bobini o'rtasidagi o'zaro ta'sirni o'zgartiradi. atrofida va aylanadigan yadrodagi magnitlar cho'tka motorining mexanik almashinuvini almashtiradi, ya'ni magnit maydon va elektr maydon o'rtasidagi o'zaro ta'sirdan foydalanadi. MOFSET ning kommutatsiya chastotasini o'zgartirib, vosita tezligini shunday boshqarish mumkin. Bundan tashqari, uning motor boshqaruvchisi cho'tkasi bo'lgan motorlarga qaraganda vosita ish faoliyatini yaxshiroq boshqarishi mumkin.
PID (proportsional-integral-differensial) tuzatish algoritmlari yoki FOC (dalaga yo'naltirilgan boshqaruv, ba'zan vektor nazorati deb ataladi) boshqaruv algoritmlari kabi ilg'or algoritmlarni motor boshqaruvchisiga mustahkamlash mumkin. Bu dvigatelning ideal ishlashini haqiqiy yuklarga va yuk o'zgarishlariga moslashtirishga imkon beradi, bu esa yanada mustahkam va aniq vosita ishlashiga olib keladi. Misol uchun, motorni boshqarish algoritmlari/dasturlari rotor inertsiyasi kabi tegishli omillarni hisobga olishi va vosita drayverini moslashishga va mexanik omillar tufayli xatolarni bosqichma-bosqich kamaytirishga imkon beradi. Bunday algoritmlar tezlanish va momentni aniq nazorat qilish imkonini beradi.
Cho'tkasi bo'lmagan motorlar (BLDC) murakkabroq boshqaruv sxemalarini talab qiladi, ammo cho'tkasi bo'lgan motorlarga qaraganda yaxshiroq ishlashni namoyish qilishi mumkin. Odatda, BLDC motorlari Holl effekti sensori, optik kodlovchi yoki teskari potentsialni aniqlash moslamasi kabi pozitsiyani qayta aloqa sensori bilan jihozlangan bo'lishi kerak.
Robotlarda tez-tez ishlatiladigan BLDC motorining yana bir turi - bu doimiy magnit halqaning markaziy yadrosi yonida joylashgan kommutatsiya elektromagniti ishlatiladigan step vosita. Step motorlar an'anaviy tarzda "aylanmaydi"; buning o'rniga ular doimiy ravishda aylanadigan milning yordami bilan tezligini asta-sekin oshirib, ma'lum bir aylanish burchagi yoki uzluksiz aylanish imkonini beradi. Step motorlarda takrorlanadigan harakat nazorati mavjud: ular kerak bo'lganda oldingi holatga qaytarilishi mumkin.
Bosish burchaklari 1,8 gradusdan (200 qadam / aylanish) 30 daraja (12 qadam / inqilob) gacha. Bosqich burchagi yoki qadamlar soni dvigatelning doimiy magnitlari soniga bog'liq, ammo bu diapazondan tashqari qiymatlar ham mumkin.
Bosqichli motorlar bilan, agar kuch ishlatilsa, lekin hech qanday qadam ko'rsatilmasa, ular asl holatida qoladi; step motorlar past aylanish tezligida yuqori momentni ta'minlaydi. Bosqichli motorni aylantirishning eng to'g'ridan-to'g'ri yo'li solenoidni tartibli ravishda quvvatlantirish va quvvatsizlantirishdir, ammo bu jitter yoki tebranish keltirib chiqarishi mumkin. Brushless motorlar va step motorlar qisman bir-biriga mos keladigan qo'llash joylariga ega. Bosqichli motorlar uzoq muddatli aylanishni emas, balki aniq kirish va chiqish harakatlarini (masalan, tanlash va joylashtirish) talab qiladigan ilovalar uchun, shuningdek, dvigateldan yuqori moment yoki tezlikni talab qilmaydigan kichikroq ilovalar uchun ko'proq mos keladi. Bunga qo'shimcha ravishda, step motorlari cho'tkasi bo'lmagan DC motorlarga qaraganda kamroq energiya samaradorligi talablariga ega. Bu erda sanab o'tilgan motorlardan tashqari, boshqa ko'plab turlar mavjud. Motor oilalari ko'p va murakkab, ko'plab bo'linmalarga ega. Misol uchun, doimiy magnit sinxron vosita (PMSM) cho'tkasi bo'lmagan DC vosita (rotorga nisbatan) va o'zgaruvchan tok asenkron motorining (stator tuzilishiga nisbatan) birikmasidir. U yuqori energiya samaradorligi, kichik hajm birligiga nisbatan yuqori nisbiy zichlik, momentning og'irlik nisbati, tezkor javob vaqti va boshqarishning nisbatan qulayligi bilan ajralib turadi, lekin u ham nisbatan qimmat.
Robotning harakat tizimi nafaqat motorlarni o'z ichiga oladi; u uchta asosiy funktsional modulni o'z ichiga oladi.
1.Haqiqiy vaqtda boshqaruvchi, quyidagi uchta shaklda namoyon bo'ladi.
Umumiy maqsadlar uchun tezkor hisoblash protsessorlari, harakatni boshqarish proshivkalari.
Boshqarish ilovalari uchun DSP-yo'naltirilgan FPGA.
Uskunalar va o'rnatilgan algoritmlarga ega bo'lgan maxsus boshqaruvchi IC sxemalari.
2. Bir yoki bir nechta haydovchi qatlamlari past darajadagi signallarni boshqaruvchi chiqishlaridan chiqarib olish va boshqaruv elektronikasini yoqish/o'chirish uchun zarur bo'lgan yuqori kuchlanish/oqimni chiqarish uchun kaskadlangan.
3.MOSFET (yoki boshqa kommutatsiya qurilmalari, masalan, IGBT yoki bipolyar tranzistorlar), bu vosita sariqlariga o'ziga xos oqim oqimini boshqaradi.
MOSFET tanlovi asosan dvigatelga va kerakli oqim va kuchlanish hajmining sariqlariga bog'liq. MOSFET reytingi bo'yicha MOSFET drayverini tanlagandan so'ng drayverni tanlash uchun pastga qarab MOSFET modeli: ba'zan bir qator ko'tarilgan itarilish drayverini talab qilishi mumkin, drayverni aniqlash uchun aniq qaror. Ba'zan MOSFETlarning o'lchamiga qarab bir qator kuchaytiruvchi drayverlar talab qilinishi mumkin.
4. Tekshirgichni tanlashda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan muammolar
Nazoratchi modelini tanlash ham juda strategik hisoblanadi va muayyan sotuvchi va modelni tanlashdan oldin qaror qabul qilishni talab qiladi. Faqat dvigatelni boshqarish uchun umumiy maqsadli protsessor, mahalliy hisoblash quvvatiga ega FPGA yoki ixtisoslashtirilgan boshqaruv IC pallasida (odatda ma'lum bir vosita boshqaruvchisi sotuvchisidan) foydalanishni tanlashda ko'plab kelishuvlar mavjud. Dizaynerlar kabi omillarni hisobga olishlari kerak.
Boshqarish algoritmining qanday murakkabligi kerak va nechta I/{0}} port kerak?
Boshqarish algoritmi va kodini kim taqdim etadi: IC yetkazib beruvchi, uchinchi tomon hamkori yoki aloqador bo'lmagan uchinchi tomon ishlab chiqaruvchisi? Dvigatelning ishlashi va uning qo'llanilishini ular qanday tekshiradi va tasdiqlaydi?
Sizga qancha foydalanuvchi dasturlash qobiliyati kerak? Hatto maxsus, dasturlashtirilmaydigan kontrollerlar ham foydalanuvchidan algoritm turini, yopiq aylanish rejimini (joylashuv, tezlik yoki tezlanish) tanlashni talab qiladi va bir qator ish parametrlarini o'rnatishi kerak bo'ladi. Dvigatel va dastur o'rnatish uchun noyob xususiyatlarga egami? Agar javob ha bo'lsa, u holda dasturlashtiriladigan I ni tanlash yaxshi bo'lardi. Aksincha, algoritmlarni o'zgartirishga hojat bo'lmasa, to'liq dasturlashtiriladigan ICdan ko'ra qattiq simli, qattiqlashtirilgan algoritmlarga ega bo'lgan maxsus IC afzalroqdir. Tekshirish moslamasi bir nechta motor turlarini qo'llab-quvvatlashi kerakmi? Agar u bir xil turdagi bo'lsa ham, boshqaruvchi ushbu modeldagi dvigatelning faqat bitta o'lchamini yoki bir qator o'lchamlarni qo'llab-quvvatlashi kerakmi?
Sotuvchi qanday darajadagi texnik yordam ko'rsatadi? Ular motorni rivojlantirish bo'yicha qanday tajribaga ega? Ular qurilgan va tasdiqlangan maxsus mos yozuvlar dizaynlarini, shu jumladan boshqaruv IC va MOSFET drayveri o'rtasidagi interfeys sxemalarini taqdim etadimi?
Xabardor bo'lishi kerak bo'lgan tartibga solish muammolari bormi? Masalan, vakolatli energiya samaradorligini baholash
(ko'pgina motor ilovalari endi turli "yashil" ekologik talablarga javob berishi kerak). Agar shunday bo'lsa, etkazib beruvchi ushbu muammolarni tushunadimi va ularning tarkibiy qismlari va algoritmlari ushbu talablarga javob beradimi?
5. Rivojlanish to'plamlari boshqaruvchi va interfeysning ishlashini namoyish etadi
Ko'pgina muhandislar uchun barcha qismlarni - kontrollerlar, drayverlar, MOSFETlar va boshqalarni mustahkamlangan yoki alohida algoritmlar bilan birlashtirish - ko'p tarmoqli vazifa bo'lib, ular "noldan boshlashni" xohlamaydilar. Shu sababli, ko'plab sotuvchilar baholash kengashlarini yoki hatto namunali boshqaruvchi algoritmlari, drayverlari va MOSFETlari bilan to'liq to'plamlarni taklif qilishadi. Masalan, Freescale MTRCKTSPNZVM128 uch fazali sensorsiz PMSM to'plami uch fazali BLDC yoki PMSM motorini boshqarish uchun sensorsiz motorni boshqarish texnologiyasidan foydalanadi va integratsiyalashgan ADC moduli tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan teskari potentsiallardan foydalangan holda tezkor prototiplash va baholash uchun mo'ljallangan. mikrokontroller. Bundan tashqari, ushbu to'plam (MC9S12ZVML12 mikrokontrolleri bilan jihozlangan) Hall sensorlari yoki rezolyutsiyalari yordamida sensorga asoslangan ish faoliyatini baholash uchun ham sozlanishi mumkin. Robot texnikasining kelajagi ham juda istiqbolli, chunki texnologiyadagi yutuqlar, jumladan, takomillashtirilgan motorni boshqarish va sezish orqali aniq ishga tushirish yangi imkoniyatlar yaratadi. Sensorlash, boshqarish va motorlarning asosiy sohalaridagi inqiloblar robototexnikadagi o'zgarishlarga ta'sir qilishda davom etadi.