آشنایی با دانش ربات‌های صنعتی

ربات صنعتیs به طور گسترده در تولید صنعتی مانند تولید خودرو، لوازم برقی، مواد غذایی و غیره استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند جایگزین عملیات مکانیکی تکراری شوند و ماشین‌هایی هستند که برای دستیابی به عملکردهای مختلف به قدرت و قابلیت‌های کنترل خود متکی هستند. این ماشین‌ها می‌توانند در برابر فرمان انسان مقاومت کنند و همچنین می‌توانند طبق برنامه‌های از پیش برنامه‌ریزی شده عمل کنند. اکنون در مورد اجزای اصلی اساسی آنها صحبت می‌کنیم.ربات صنعتیs.

۱.موضوع

ماشین‌آلات اصلی، پایه ماشین و مکانیزم محرک، شامل بازوی بزرگ، ساعد، مچ دست و دست است که یک سیستم مکانیکی چند درجه آزادی را تشکیل می‌دهند. برخی از ربات‌ها همچنین مکانیزم راه رفتن دارند.ربات صنعتیs۶ درجه آزادی یا حتی بیشتر دارند. مچ دست عموماً ۱ تا ۳ درجه آزادی حرکت دارد.

۲. سیستم محرکه

سیستم رانندگی ازربات صنعتیsبر اساس منبع تغذیه به سه دسته تقسیم می‌شود: هیدرولیک، پنوماتیک و الکتریکی. این سه نوع همچنین می‌توانند بر اساس نیاز در یک سیستم محرک مرکب ترکیب شوند. یا به طور غیرمستقیم از طریق مکانیسم‌های انتقال مکانیکی مانند تسمه‌های سنکرون، چرخ‌دنده‌ها و چرخ‌دنده‌ها به حرکت درآیند. سیستم محرک دارای یک دستگاه قدرت و یک مکانیسم انتقال است که برای اجرای اقدامات مربوطه مکانیسم استفاده می‌شوند. هر یک از این سه نوع سیستم محرک اساسی ویژگی‌های خاص خود را دارد. جریان اصلی فعلی سیستم محرک الکتریکی است. به دلیل اینرسی کم، سروو موتورهای AC و DC با گشتاور بالا و درایوهای سروو پشتیبان آنها (مبدل‌های فرکانس AC، مدولاتورهای پهنای پالس DC) به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع سیستم نیازی به تبدیل انرژی ندارد، استفاده از آن آسان است و کنترل حساسی دارد. اکثر موتورها به یک مکانیزم انتقال ظریف نیاز دارند: یک کاهنده. دندانه‌های آن از یک مبدل سرعت دنده استفاده می‌کنند تا تعداد چرخش‌های معکوس موتور را به تعداد چرخش‌های معکوس مورد نیاز کاهش دهند و یک دستگاه گشتاور بزرگتر به دست آورند، در نتیجه سرعت را کاهش و گشتاور را افزایش می‌دهند. هنگامی که بار زیاد است، سروو موتور به طور کورکورانه افزایش می‌یابد. قدرت بسیار مقرون به صرفه است و گشتاور خروجی را می‌توان از طریق یک کاهنده در محدوده سرعت مناسب افزایش داد. سروو موتورها هنگام کار در فرکانس‌های پایین مستعد گرما و لرزش فرکانس پایین هستند. کار طولانی مدت و تکراری برای اطمینان از عملکرد دقیق و قابل اعتماد مفید نیست. وجود موتور کاهنده دقیق به سروو موتور اجازه می‌دهد تا با سرعت مناسب کار کند، استحکام بدنه دستگاه را تقویت کرده و گشتاور بیشتری تولید کند. امروزه دو کاهنده جریان اصلی وجود دارد: کاهنده هارمونیک و کاهنده RV.

سیستم کنترل ۳.

سیستم کنترل رباتمغز ربات و عامل اصلی تعیین کننده عملکردها و وظایف ربات است. سیستم کنترل، سیگنال‌های فرمان را طبق برنامه ورودی به سیستم محرک و مکانیزم اجرا ارسال کرده و آنها را کنترل می‌کند. وظیفه اصلیربات صنعتی فناوری کنترل، کنترل دامنه فعالیت‌ها، وضعیت بدن و مسیر حرکت و زمان عمل است.ربات صنعتیدر فضای کاری قرار دارد. دارای ویژگی‌های برنامه‌نویسی ساده، عملکرد منوی نرم‌افزار، رابط کاربری تعاملی انسان و کامپیوتر دوستانه، دستورالعمل‌های عملکرد آنلاین و استفاده راحت است. سیستم کنترل‌کننده، هسته اصلی ربات است و شرکت‌های خارجی مربوطه از نزدیک با آزمایش‌های ما در ارتباط هستند. در سال‌های اخیر، با توسعه فناوری میکروالکترونیک، عملکرد ریزپردازنده‌ها بیشتر و بیشتر شده و قیمت آنها نیز ارزان‌تر و ارزان‌تر شده است. اکنون، ریزپردازنده‌های ۳۲ بیتی با قیمت ۱ تا ۲ دلار آمریکا در بازار عرضه شده‌اند. ریزپردازنده‌های مقرون‌به‌صرفه، فرصت‌های توسعه جدیدی را برای کنترل‌کننده‌های ربات به ارمغان آورده‌اند و امکان توسعه کنترل‌کننده‌های ربات کم‌هزینه و با کارایی بالا را فراهم کرده‌اند. برای اینکه سیستم از قابلیت‌های محاسباتی و ذخیره‌سازی کافی برخوردار باشد، کنترل‌کننده‌های ربات اکنون عمدتاً از سری‌های قدرتمند ARM، سری DSP، سری POWERPC، سری Intel و سایر تراشه‌ها تشکیل شده‌اند.   از آنجایی که عملکردها و وظایف تراشه‌های عمومی موجود نمی‌تواند به طور کامل الزامات برخی از سیستم‌های ربات را از نظر قیمت، عملکرد، ادغام و رابط‌ها برآورده کند، این امر باعث افزایش تقاضا برای فناوری SoC (سیستم روی تراشه) در سیستم‌های ربات شده است. پردازنده با رابط‌های مورد نیاز ادغام شده است که می‌تواند طراحی مدارهای جانبی سیستم را ساده کند، اندازه سیستم را کاهش دهد و هزینه‌ها را کاهش دهد. به عنوان مثال، Actel هسته‌های پردازنده NEOS یا ARM7 را در محصولات FPGA خود ادغام می‌کند تا یک سیستم SoC کامل تشکیل دهد. از نظر کنترل‌کننده‌های فناوری ربات، تحقیقات آن عمدتاً در ایالات متحده و ژاپن متمرکز است و محصولات بالغی مانند شرکت DELTATAU آمریکا، شرکت Pengli ژاپن و غیره وجود دارد. کنترل‌کننده حرکت آن فناوری DSP را به عنوان هسته خود در نظر می‌گیرد و یک ساختار باز مبتنی بر PC را اتخاذ می‌کند. ۴. مجری نهایی عملگر نهایی (end effector) قطعه‌ای است که به آخرین مفصل بازوی مکانیکی متصل است. این قطعه عموماً برای گرفتن اشیاء، اتصال به سایر مکانیزم‌ها و انجام وظایف مورد نیاز استفاده می‌شود. تولیدکنندگان ربات معمولاً عملگرهای نهایی را طراحی یا نمی‌فروشند؛ در بیشتر موارد، آنها فقط یک گیره ساده ارائه می‌دهند. معمولاً عملگر نهایی روی فلنج ۶ محوره ربات نصب می‌شود تا وظایفی را در یک محیط مشخص انجام دهد، مانند جوشکاری، رنگ‌آمیزی، چسب‌کاری و بارگیری و تخلیه قطعات، که وظایفی هستند که برای انجام آنها به ربات نیاز است.

مروری بر سروو موتورها درایور سروو، که با نام‌های "کنترل‌کننده سروو" و "تقویت‌کننده سروو" نیز شناخته می‌شود، کنترل‌کننده‌ای است که برای کنترل موتورهای سروو استفاده می‌شود. عملکرد آن مشابه مبدل فرکانس در موتورهای AC معمولی است و بخشی از سیستم سروو است. به طور کلی، موتور سروو از طریق سه روش کنترل می‌شود: موقعیت، سرعت و گشتاور تا موقعیت‌یابی با دقت بالا در سیستم انتقال قدرت حاصل شود.

۱. طبقه‌بندی سروو موتورها به دو دسته سروو موتور DC و سروو موتور AC تقسیم می‌شود.

سروو موتورهای AC خود به دو دسته سروو موتورهای آسنکرون و سروو موتورهای سنکرون تقسیم می‌شوند. در حال حاضر، سیستم‌های AC به تدریج جایگزین سیستم‌های DC می‌شوند. در مقایسه با سیستم‌های DC، سروو موتورهای AC مزایایی مانند قابلیت اطمینان بالا، اتلاف حرارت خوب، ممان اینرسی کم و قابلیت کار تحت فشار بالا را دارند. از آنجا که هیچ جاروبک و چرخ دنده فرمانی وجود ندارد، سیستم سروو AC نیز به یک سیستم سروو بدون جاروبک تبدیل می‌شود و موتورهای مورد استفاده در آن موتورهای آسنکرون از نوع قفسی و موتورهای سنکرون آهنربای دائم با ساختار بدون جاروبک هستند. ۱) سروو موتورهای DC به موتورهای براشلس و موتورهای براشلس تقسیم می‌شوند.

۱. (۱)موتورهای براش‌دار دارای هزینه کم، ساختار ساده، گشتاور راه‌اندازی بزرگ، محدوده سرعت وسیع، کنترل آسان، نیاز به تعمیر و نگهداری دارند، اما نگهداری آنها آسان است (جایگزینی براش‌های کربنی)، تداخل الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند، الزاماتی در محیط استفاده دارند و معمولاً برای کنترل هزینه در موقعیت‌های حساس صنعتی و عمرانی عمومی استفاده می‌شوند.

②موتورهای بدون جاروبک از نظر اندازه و وزن کوچک، با خروجی بزرگ و پاسخ سریع هستند. آنها سرعت بالا و اینرسی کم، گشتاور پایدار و چرخش نرمی دارند. کنترل آنها پیچیده و هوشمند است. روش کموتاسیون الکترونیکی انعطاف‌پذیر است. می‌تواند با موج مربعی یا موج سینوسی کموتاسیون کند. موتور بدون نیاز به تعمیر و نگهداری و کارآمد است. صرفه‌جویی در مصرف انرژی، تابش الکترومغناطیسی کم، افزایش دمای پایین و عمر طولانی، مناسب برای محیط‌های مختلف.

۲. ویژگی‌های انواع مختلف سروو موتورها

۱) مزایا و معایب سروو موتور DC مزایا: کنترل دقیق سرعت، مشخصه‌های گشتاور و سرعت بسیار دقیق، اصول کنترل ساده، سهولت استفاده و قیمت ارزان. معایب: کموتاسیون جاروبک، محدودیت سرعت، مقاومت اضافی، تولید ذرات سایش (برای محیط‌های عاری از گرد و غبار و قابل انفجار مناسب نیست)

۲) مزایا و معایب سروو موتور AC مزایا: ویژگی‌های کنترل سرعت خوب، کنترل روان در کل محدوده سرعت، تقریباً بدون نوسان، راندمان بالا بیش از ۹۰٪، تولید گرمای کمتر، کنترل سرعت بالا، کنترل موقعیت با دقت بالا (بسته به دقت انکودر)، مساحت عملیاتی نامی در داخل، می‌تواند به گشتاور ثابت، اینرسی کم، سر و صدای کم، بدون سایش جاروبک و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری (مناسب برای محیط‌های عاری از گرد و غبار و مواد منفجره) دست یابد. معایب: کنترل پیچیده‌تر است، پارامترهای درایور باید در محل تنظیم شوند و پارامترهای PID تعیین شوند و اتصالات بیشتری مورد نیاز است. در حال حاضر، درایوهای سروو جریان اصلی از پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSP) به عنوان هسته کنترل استفاده می‌کنند که می‌توانند الگوریتم‌های کنترلی نسبتاً پیچیده‌ای را پیاده‌سازی کرده و به دیجیتالی شدن، شبکه‌سازی و هوشمندسازی دست یابند. دستگاه‌های قدرت معمولاً از مدارهای درایو طراحی شده با ماژول‌های قدرت هوشمند (IPM) به عنوان هسته استفاده می‌کنند. IPM مدار درایو را ادغام می‌کند و دارای مدارهای تشخیص و محافظت از خطا مانند ولتاژ بیش از حد، جریان بیش از حد، گرمای بیش از حد و ولتاژ کم است. نرم‌افزار نیز به مدار اصلی اضافه می‌شود. مدار شروع برای کاهش تأثیر فرآیند راه‌اندازی بر درایور. واحد درایو قدرت ابتدا برق سه فاز ورودی یا برق شهر را از طریق یک مدار یکسوساز تمام پل سه فاز اصلاح می‌کند تا جریان مستقیم مربوطه را بدست آورد. سپس برق سه فاز یا برق شهر اصلاح شده توسط یک اینورتر ولتاژ PWM سینوسی سه فاز به فرکانس تبدیل می‌شود تا یک سروو موتور AC سنکرون آهنربای دائم سه فاز را هدایت کند. کل فرآیند واحد درایو قدرت را می‌توان به سادگی فرآیند AC-DC-AC نامید. مدار توپولوژیکی اصلی واحد یکسوساز (AC-DC) یک مدار یکسوساز کنترل نشده تمام پل سه فاز است.

نمای کلی از کاهنده هارمونیک شرکت ژاپنی نابتسکو از زمان پیشنهاد طرح RV در اوایل دهه ۱۹۸۰ تا دستیابی به یک پیشرفت قابل توجه در تحقیقات کاهنده RV در سال ۱۹۸۶، ۶ تا ۷ سال طول کشید؛ و نانتونگ ژنگانگ و هنگفنگتای، که اولین شرکت‌هایی بودند که در چین به نتایجی دست یافتند، نیز ۶ تا ۸ سال زمان صرف کردند. آیا این بدان معناست که شرکت‌های محلی ما هیچ فرصتی ندارند؟ خبر خوب این است که پس از چندین سال استقرار، شرکت‌های چینی سرانجام به پیشرفت‌هایی دست یافته‌اند.

*این مقاله از اینترنت کپی شده است، لطفاً برای حذف تخلف با ما تماس بگیرید.