ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมs มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต เช่น การผลิตรถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า อาหาร ฯลฯ ซึ่งสามารถทดแทนการทำงานทางกลที่ซ้ำๆ และเป็นเครื่องจักรที่ต้องอาศัยกำลังและความสามารถในการควบคุมของตัวเองเพื่อให้บรรลุฟังก์ชันต่างๆ สามารถทนต่อคำสั่งของมนุษย์และยังสามารถทำงานตามโปรแกรมที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าได้ ตอนนี้เราพูดถึงองค์ประกอบหลักพื้นฐานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมs.

1.เรื่อง

เครื่องจักรหลักคือฐานเครื่องจักรและกลไกการสั่งงาน รวมถึงแขนใหญ่ ปลายแขน ข้อมือ และมือ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นระบบกลไกอิสระหลายระดับ หุ่นยนต์บางตัวก็มีกลไกการเดินด้วยหุ่นยนต์อุตสาหกรรมsมีระดับความเป็นอิสระ 6 องศาหรือมากกว่านั้น โดยทั่วไปข้อมือจะมีอิสระในการเคลื่อนไหว 1 ถึง 3 องศา

2.ระบบขับเคลื่อน

ระบบขับเคลื่อนของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมsแบ่งออกเป็นสามประเภทตามแหล่งพลังงาน: ไฮดรอลิก นิวแมติก และไฟฟ้า ทั้งสามประเภทนี้ยังสามารถรวมเข้ากับระบบขับเคลื่อนแบบคอมโพสิตได้ตามความต้องการ หรือขับเคลื่อนโดยอ้อมผ่านกลไกการส่งกำลังทางกล เช่น สายพานซิงโครนัส ชุดเฟือง และเฟืองเกียร์ ระบบขับเคลื่อนมีอุปกรณ์จ่ายไฟและกลไกการส่งกำลังซึ่งใช้ในการดำเนินการตามกลไกที่สอดคล้องกัน ระบบขับเคลื่อนพื้นฐานทั้งสามประเภทนี้แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง กระแสหลักในปัจจุบันคือระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า เนื่องจากความเฉื่อยต่ำ เซอร์โวมอเตอร์ AC และ DC แรงบิดขนาดใหญ่และเซอร์โวไดรฟ์ที่รองรับ (ตัวแปลงความถี่ AC, โมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ DC) จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ระบบประเภทนี้ไม่ต้องการการแปลงพลังงาน ใช้งานง่าย และมีการควบคุมที่ละเอียดอ่อน มอเตอร์ส่วนใหญ่ต้องการกลไกการส่งผ่านที่ละเอียดอ่อน: ตัวลด ฟันของมันใช้ตัวแปลงความเร็วเกียร์เพื่อลดจำนวนการหมุนย้อนกลับของมอเตอร์ให้เหลือจำนวนการหมุนย้อนกลับที่ต้องการ และได้รับอุปกรณ์แรงบิดที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งจะช่วยลดความเร็วและเพิ่มแรงบิด เมื่อโหลดมีขนาดใหญ่ เซอร์โวมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นแบบสุ่มสี่สุ่มห้า กำลังมีความคุ้มค่าอย่างมาก และแรงบิดเอาท์พุตสามารถเพิ่มได้ผ่านตัวลดภายในช่วงความเร็วที่เหมาะสม เซอร์โวมอเตอร์มีแนวโน้มที่จะได้รับความร้อนและการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำเมื่อทำงานที่ความถี่ต่ำ งานระยะยาวและซ้ำซ้อนไม่เอื้อต่อการรับประกันการทำงานที่แม่นยำและเชื่อถือได้ การมีอยู่ของมอเตอร์ลดความแม่นยำช่วยให้เซอร์โวมอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วที่เหมาะสม เสริมความแข็งแกร่งของตัวเครื่องและให้แรงบิดที่มากขึ้น ปัจจุบันมีตัวลดกระแสหลักสองตัว: ตัวลดฮาร์มอนิกและตัวลด RV

3.ระบบควบคุม

ที่ระบบควบคุมหุ่นยนต์คือสมองของหุ่นยนต์และเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดหน้าที่และหน้าที่ของหุ่นยนต์ ระบบควบคุมจะส่งสัญญาณคำสั่งไปยังระบบขับเคลื่อนและกลไกการทำงานตามโปรแกรมอินพุตและควบคุมสัญญาณเหล่านั้น ภารกิจหลักของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เทคโนโลยีการควบคุมคือการควบคุมช่วงของกิจกรรม ท่าทางและวิถี และเวลาการกระทำของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอยู่ในพื้นที่ทำงาน มันมีลักษณะของการเขียนโปรแกรมอย่างง่าย การทำงานของเมนูซอฟต์แวร์ อินเตอร์เฟซการโต้ตอบระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์ที่เป็นมิตร การดำเนินการออนไลน์พร้อมท์ และการใช้งานที่สะดวก ระบบควบคุมเป็นแกนหลักของหุ่นยนต์ และบริษัทต่างชาติที่เกี่ยวข้องก็ปิดตัวลงจากการทดลองของเราอย่างใกล้ชิด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์จึงสูงขึ้นเรื่อยๆ และราคาก็ถูกลงเรื่อยๆ ขณะนี้ไมโครโปรเซสเซอร์ 32 บิตราคา 1-2 ดอลลาร์สหรัฐได้ปรากฏตัวในตลาดแล้ว ไมโครโปรเซสเซอร์ที่คุ้มค่าได้นำโอกาสในการพัฒนาใหม่มาสู่ตัวควบคุมหุ่นยนต์ ทำให้สามารถพัฒนาตัวควบคุมหุ่นยนต์ที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูงได้ เพื่อให้ระบบมีความสามารถในการประมวลผลและการจัดเก็บที่เพียงพอ ตัวควบคุมหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยซีรีส์ ARM อันทรงพลัง ซีรีส์ DSP ซีรีส์ POWERPC ซีรีส์ Intel และชิปอื่น ๆ   เนื่องจากฟังก์ชันและฟังก์ชันของชิปเอนกประสงค์ที่มีอยู่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบหุ่นยนต์บางระบบได้อย่างเต็มที่ในแง่ของราคา ฟังก์ชันการทำงาน การผสานรวม และอินเทอร์เฟซ สิ่งนี้ทำให้เกิดความต้องการเทคโนโลยี SoC (System on Chip) ในระบบหุ่นยนต์ โปรเซสเซอร์ถูกรวมเข้ากับอินเทอร์เฟซที่จำเป็น ซึ่งสามารถลดความซับซ้อนในการออกแบบวงจรอุปกรณ์ต่อพ่วงของระบบ ลดขนาดระบบ และลดต้นทุน ตัวอย่างเช่น Actel ผสานรวมคอร์โปรเซสเซอร์ NEOS หรือ ARM7 เข้ากับผลิตภัณฑ์ FPGA เพื่อสร้างระบบ SoC ที่สมบูรณ์ ในแง่ของตัวควบคุมเทคโนโลยีหุ่นยนต์ งานวิจัยของบริษัทมุ่งเน้นไปที่สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเป็นหลัก และมีผลิตภัณฑ์ที่เติบโตเต็มที่ เช่น บริษัท American DELTATAU, Pengli Co., Ltd. ของญี่ปุ่น เป็นต้น ตัวควบคุมการเคลื่อนไหวใช้เทคโนโลยี DSP เป็น และใช้โครงสร้างแบบเปิดบนพีซี 4. เอนด์เอฟเฟกต์ เอฟเฟกต์ปลายเป็นส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกับข้อต่อสุดท้ายของหุ่นยนต์ โดยทั่วไปจะใช้เพื่อจับวัตถุ เชื่อมต่อกับกลไกอื่นๆ และทำงานที่จำเป็น ผู้ผลิตหุ่นยนต์โดยทั่วไปไม่ออกแบบหรือขายเอนด์เอฟเฟกต์ ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีเพียงอุปกรณ์มือจับธรรมดาเท่านั้น โดยปกติแล้ว เอฟเฟกต์ส่วนปลายจะถูกติดตั้งบนหน้าแปลน 6 แกนของหุ่นยนต์เพื่อทำงานให้เสร็จสิ้นในสภาพแวดล้อมที่กำหนด เช่น การเชื่อม การทาสี การติดกาว และการขนถ่ายชิ้นส่วน ซึ่งเป็นงานที่ต้องใช้หุ่นยนต์ในการดำเนินการให้เสร็จสิ้น

ภาพรวมของเซอร์โวมอเตอร์ ไดรเวอร์เซอร์โวหรือที่เรียกว่า "ตัวควบคุมเซอร์โว" และ "เครื่องขยายเสียงเซอร์โว" เป็นตัวควบคุมที่ใช้ในการควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ ฟังก์ชันนี้คล้ายกับตัวแปลงความถี่บนมอเตอร์ AC ทั่วไป และเป็นส่วนหนึ่งของระบบเซอร์โว โดยทั่วไป เซอร์โวมอเตอร์จะถูกควบคุมด้วยสามวิธี: ตำแหน่ง ความเร็ว และแรงบิด เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงของระบบส่งกำลัง

1. การจำแนกประเภทของเซอร์โวมอเตอร์ แบ่งออกเป็นสองประเภท: เซอร์โวมอเตอร์ DC และ AC

เซอร์โวมอเตอร์ AC ยังแบ่งออกเป็นเซอร์โวมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและเซอร์โวมอเตอร์แบบซิงโครนัส ปัจจุบันระบบไฟฟ้ากระแสสลับกำลังทยอยเข้ามาแทนที่ระบบไฟฟ้ากระแสตรง เมื่อเปรียบเทียบกับระบบ DC แล้ว เซอร์โวมอเตอร์ AC มีข้อดีคือ มีความน่าเชื่อถือสูง กระจายความร้อนได้ดี มีโมเมนต์ความเฉื่อยเพียงเล็กน้อย และมีความสามารถในการทำงานภายใต้แรงดันสูง เนื่องจากไม่มีแปรงและเฟืองบังคับเลี้ยว ระบบเซอร์โว AC จึงกลายเป็นระบบเซอร์โวแบบไร้แปรงถ่าน และมอเตอร์ที่ใช้ในระบบนั้นเป็นมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบกรงและมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่มีโครงสร้างไร้แปรงถ่าน 1) มอเตอร์เซอร์โวกระแสตรงแบ่งออกเป็นมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและแบบไร้แปรงถ่าน

1มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านมีต้นทุนต่ำ โครงสร้างเรียบง่าย แรงบิดสตาร์ทสูง ช่วงความเร็วกว้าง ควบคุมง่าย ต้องการการบำรุงรักษา แต่บำรุงรักษาง่าย (เปลี่ยนแปรงถ่าน) ทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า มีข้อกำหนดเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน และมักจะใช้สำหรับ การควบคุมต้นทุน สถานการณ์ทางอุตสาหกรรมและทางแพ่งทั่วไปที่ละเอียดอ่อน

②มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา ให้กำลังขับสูงและการตอบสนองที่รวดเร็ว มีความเร็วสูงและความเฉื่อยเล็กน้อย แรงบิดที่มั่นคง และการหมุนที่ราบรื่น การควบคุมมีความซับซ้อนและชาญฉลาด วิธีการเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์มีความยืดหยุ่น สามารถสับเปลี่ยนด้วยคลื่นสี่เหลี่ยมหรือคลื่นไซน์ได้ มอเตอร์ไม่ต้องบำรุงรักษาและมีประสิทธิภาพ ประหยัดพลังงาน รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดเล็ก อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นต่ำ และอายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมต่างๆ

2. ลักษณะของเซอร์โวมอเตอร์ประเภทต่างๆ

1) ข้อดีและข้อเสียของเซอร์โวมอเตอร์กระแสตรง ข้อดี: การควบคุมความเร็วที่แม่นยำ แรงบิดและลักษณะความเร็วที่แข็งมาก หลักการควบคุมที่เรียบง่าย ใช้งานง่าย และราคาถูก ข้อเสีย: การเปลี่ยนแปรง, การจำกัดความเร็ว, ความต้านทานเพิ่มเติม, การสร้างอนุภาคการสึกหรอ (ไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่นและระเบิด)

2) ข้อดีและข้อเสียของเซอร์โวมอเตอร์ AC ข้อดี: ลักษณะการควบคุมความเร็วที่ดี การควบคุมที่ราบรื่นในช่วงความเร็วทั้งหมด แทบไม่มีการสั่น ประสิทธิภาพสูงมากกว่า 90% การสร้างความร้อนน้อยกว่า การควบคุมความเร็วสูง การควบคุมตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง (ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของตัวเข้ารหัส) พิกัด พื้นที่ปฏิบัติการภายใน สามารถรับแรงบิดคงที่ ความเฉื่อยต่ำ เสียงต่ำ แปรงไม่สึกหรอ และไม่ต้องบำรุงรักษา (เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่นและระเบิด) ข้อเสีย: การควบคุมมีความซับซ้อนมากขึ้น จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์ไดรเวอร์ที่ไซต์งาน และกำหนดพารามิเตอร์ PID และจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อเพิ่มเติม ปัจจุบัน เซอร์โวไดรฟ์กระแสหลักใช้ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP) เป็นแกนควบคุม ซึ่งสามารถใช้อัลกอริธึมการควบคุมที่ค่อนข้างซับซ้อน และบรรลุการแปลงเป็นดิจิทัล เครือข่าย และความชาญฉลาด โดยทั่วไปอุปกรณ์ไฟฟ้าจะใช้วงจรขับเคลื่อนที่ออกแบบโดยมีโมดูลพลังงานอัจฉริยะ (IPM) เป็นแกนหลัก IPM รวมวงจรขับเคลื่อนและมีวงจรตรวจจับและป้องกันข้อผิดพลาด เช่น แรงดันไฟเกิน กระแสไฟเกิน ความร้อนสูงเกินไป และแรงดันไฟตก มีการเพิ่มซอฟต์แวร์ลงในวงจรหลักด้วย สตาร์ทวงจรเพื่อลดผลกระทบของกระบวนการสตาร์ทอัพต่อไดรเวอร์ ขั้นแรกชุดขับเคลื่อนกำลังจะแก้ไขกำลังไฟสามเฟสอินพุตหรือกำลังไฟหลักผ่านวงจรเรียงกระแสฟูลบริดจ์สามเฟส เพื่อให้ได้กระแสตรงที่สอดคล้องกัน จากนั้นกำลังไฟฟ้าสามเฟสหรือกำลังไฟหลักที่แก้ไขแล้วจะถูกแปลงเป็นความถี่โดยอินเวอร์เตอร์แรงดันไฟฟ้า PWM ไซน์ซอยด์สามเฟส เพื่อขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ AC แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรสามเฟส กระบวนการทั้งหมดของหน่วยขับเคลื่อนกำลังสามารถกล่าวได้ว่าเป็นกระบวนการ AC-DC-AC วงจรทอพอโลยีหลักของหน่วยเรียงกระแส (AC-DC) เป็นวงจรเรียงกระแสที่ไม่มีการควบคุมแบบเต็มบริดจ์สามเฟส

มุมมองแบบกระจายของตัวลดฮาร์มอนิก บริษัท Nabtesco ของญี่ปุ่นใช้เวลา 6-7 ปีในการเสนอการออกแบบ RV ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 จนกระทั่งบรรลุความก้าวหน้าอย่างมากในการวิจัยตัวลด RV ในปี 1986 และ Nantong Zhenkang และ Hengfengtai ซึ่งเป็นกลุ่มแรกที่สร้างผลงานในจีนก็ใช้เวลาเช่นกัน 6-8 ปี หมายความว่าวิสาหกิจในท้องถิ่นของเราไม่มีโอกาสใช่ไหม? ข่าวดีก็คือหลังจากใช้งานมาหลายปี ในที่สุดบริษัทจีนก็ได้ค้นพบความก้าวหน้าบางประการ

*บทความนี้ทำซ้ำจากอินเทอร์เน็ต โปรดติดต่อเราเพื่อลบการละเมิด