Как выбрать лучший двигатель для робота с шарнирной рукой

Благодаря множеству деталей и необходимости плавного вращения всех осей роботам с шарнирными руками требуется идеальный привод, обеспечивающий их специализированное движение с правильным типом и величиной силы. Роботам с шарнирными руками часто поручают не только выполнение повседневных задач, но и выполнение действий, подобных человеческим, в опасных или опасных условиях, поэтому двигатель должен идеально соответствовать этим требованиям. На рынке существует, казалось бы, бесконечный выбор двигателей постоянного тока, шаговых и серводвигателей, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Если вы приступите к процессу отбора, ответив на несколько ключевых вопросов, это значительно упростит процесс отбора.

При выборе двигателя для привода робота с роботизированным соединением следует учитывать несколько факторов.

1. Какие типы роботизированных суставов используются? Существует пять типов роботизированных соединений: линейные, ортогональные, вращательные, скручивающие и вращающиеся. Использует ли ваше приложение более простые линейные и ортогональные соединения, более динамичные вращательные, скручивающие или вращательные соединения или смесь того и другого? Это позволит определить виды движений и связанные с ними нюансы их требований.

2. Насколько допустим шум в приложении? Если ваше приложение будет использоваться на заводе вдали от людей, шум может не быть проблемой. Но если он будет использоваться рядом с людьми в течение более короткого периода времени, вы можете выбрать более тихий двигатель.

3. Какая точность требуется? Когда робот используется для перемещения полок на складе, не требуется особой точности, тогда как при выдаче рецептов нет права на ошибку. Разные двигатели обеспечивают точность по-разному, некоторые имеют явные недостатки; важно знать, какие из них могут быть допустимы для вашего продукта.

4. Какой крутящий момент необходим? Крутящий момент может достигаться на различных скоростях и с различной степенью постоянства. Если вам нужен высокий крутящий момент только на определенной скорости, вы можете пожертвовать ненужным крутящим моментом ради других функций двигателя.

Теперь давайте рассмотрим три типа электродвигателей, наиболее часто используемых для запуска приложений на типичном роботе с шарнирной рукой — постоянного тока, шаговые и сервоприводы — с учетом этих соображений. Двигатели постоянного тока бывают коллекторные и бесщеточные. Принято считать, что бесщеточные двигатели постоянного тока вытеснили коллекторные, но коллекторные двигатели постоянного тока по-прежнему довольно популярны для некоторых применений. Коллекторный двигатель постоянного тока имеет КПД около 75–80 %, обеспечивает высокий крутящий момент на низких скоростях и прост в управлении, но создает довольно много шума из-за щеток, используемых для вращения оборудования. С другой стороны, бесщеточный двигатель постоянного тока тише, даже более эффективен и может поддерживать постоянный максимальный крутящий момент, но им сложнее управлять, и иногда может потребоваться специальный регулятор. Хотя двигатели постоянного тока обычно обеспечивают низкий крутящий момент, они могут достигать высоких скоростей и подходят для стиральных машин, вентиляторов, дрелей и других машин, требующих постоянного кругового движения. Всегда существует возможность добавления в систему редуктора для создания большего крутящего момента для роботизированных приложений с использованием роботизированного шарнирного механизма. Имейте в виду, что двигатель и редуктор должны быть рассчитаны на совместную работу, поэтому в этом случае хорошей идеей будет приобретение двигателя со встроенным редуктором.

Шаговые двигатели могут контролировать точное движение, имеют максимальный крутящий момент на низких скоростях и просты в управлении, что делает их популярными в автоматизации процессов и некоторых других робототехниках. Однако у них есть несколько недостатков: они шумны и относительно неэффективны, а также перегреваются, поскольку постоянно потребляют максимальный ток. Наконец, поскольку у них низкая максимальная скорость, они, как известно, пропускают ступени при высоких нагрузках, что может быть критическим недостатком в некоторых приложениях с шарнирными рычагами. Несмотря на эти ограничения, они доказали свою эффективность в медицинских машинах для обработки изображений, 3D-принтерах и камерах видеонаблюдения. Серводвигатели обеспечивают чрезвычайно точное движение благодаря контуру обратной связи, который определяет и корректирует несоответствия между фактической и целевой скоростью. Они могут обеспечивать высокий крутящий момент на высоких скоростях и даже выдерживать динамические изменения нагрузки. Кроме того, серводвигатели легкие и эффективные. К недостаткам использования серводвигателей относятся возможность их джиттера при реакции на обратную связь и необходимость сложной логики управления. Несмотря на эти недостатки, точность, обеспечиваемая серводвигателями, часто делает их хорошим вариантом для робота с шарнирной рукой, сложное движение которого разработано так, чтобы соответствовать движениям человека! Ваш робот с шарнирной рукой может выполнять деликатные задачи и возлагать на него большие надежды, поэтому вам нужен двигатель, который не только приводит в действие вашу систему, но и делает вашего робота максимально подходящим для среды, в которой он работает. При выборе двигателя убедитесь, что вы точно знаете, чего пытаетесь достичь, и расставьте приоритеты, чтобы найти разумный компромисс между функциональностью и оптимальной производительностью и пригодностью.