Robot industriales sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale, come la produzione automobilistica, gli elettrodomestici, gli alimenti, ecc. Possono sostituire operazioni meccaniche ripetitive e sono macchine che si affidano alla propria potenza e alle proprie capacità di controllo per svolgere varie funzioni. Possono sopportare il comando umano e possono anche funzionare secondo programmi pre-programmati. Ora parliamo dei componenti principali di base dirobot industriales.
1. Oggetto
Il meccanismo principale è costituito dalla base della macchina e dal meccanismo di azionamento, che comprende il braccio grande, l'avambraccio, il polso e la mano, i quali formano un sistema meccanico a più gradi di libertà. Alcuni robot sono dotati anche di meccanismi di deambulazione.Robot industrialeshanno 6 gradi di libertà o anche di più. Il polso in genere ha da 1 a 3 gradi di libertà di movimento.
2. Sistema di azionamento
Il sistema di guida dirobot industrialesSi dividono in tre categorie in base alla fonte di energia: idraulica, pneumatica ed elettrica. Questi tre tipi possono anche essere combinati in un sistema di azionamento composito a seconda delle esigenze. Oppure possono essere azionati indirettamente tramite meccanismi di trasmissione meccanica come cinghie sincrone, treni di ingranaggi e ingranaggi. Il sistema di azionamento è costituito da un dispositivo di potenza e da un meccanismo di trasmissione, utilizzati per realizzare le corrispondenti azioni del meccanismo. Ciascuno di questi tre tipi di sistemi di azionamento di base ha le proprie caratteristiche. Attualmente, il sistema di azionamento più diffuso è quello elettrico. Grazie alla bassa inerzia, i servomotori CA e CC ad alta coppia e i relativi servoazionamenti (convertitori di frequenza CA, modulatori di larghezza di impulso CC) sono ampiamente utilizzati. Questo tipo di sistema non richiede conversione di energia, è facile da usare e offre un controllo preciso. La maggior parte dei motori necessita di un delicato meccanismo di trasmissione: un riduttore. I suoi ingranaggi utilizzano un convertitore di velocità per ridurre il numero di giri inversi del motore al numero di giri inversi richiesto e ottenere un dispositivo con una coppia maggiore, riducendo così la velocità e aumentando la coppia. Quando il carico è elevato, la potenza del servomotore viene aumentata indiscriminatamente. Ciò risulta molto conveniente e la coppia in uscita può essere aumentata tramite un riduttore entro un intervallo di velocità adeguato. I servomotori sono soggetti a surriscaldamento e vibrazioni a bassa frequenza quando operano a basse frequenze. Il lavoro prolungato e ripetitivo non è favorevole a garantire un funzionamento preciso e affidabile. L'esistenza di un riduttore di precisione consente al servomotore di operare a una velocità adeguata, rafforzando la rigidità del corpo macchina e erogando una coppia maggiore. Attualmente esistono due tipi principali di riduttori: il riduttore armonico e il riduttore RV.
3. Sistema di controllo
ILsistema di controllo robotè il cervello del robot e il fattore principale che determina le funzioni e le funzioni del robot. Il sistema di controllo invia segnali di comando al sistema di azionamento e al meccanismo di esecuzione secondo il programma di input e li controlla. Il compito principale dirobot industriale La tecnologia di controllo serve a controllare la gamma di attività, la postura e la traiettoria e il tempo di azione dirobot industriales nell'area di lavoro. Ha le caratteristiche di programmazione semplice, funzionamento tramite menu software, interfaccia uomo-computer intuitiva, istruzioni operative online e utilizzo pratico. Il sistema di controllo è il cuore del robot e le aziende straniere del settore seguono da vicino i nostri esperimenti. Negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia microelettronica, le prestazioni dei microprocessori sono aumentate costantemente, mentre i prezzi sono diventati sempre più accessibili. Oggi, sul mercato sono disponibili microprocessori a 32 bit con un costo di 1-2 dollari. I microprocessori a basso costo hanno aperto nuove opportunità di sviluppo per i sistemi di controllo robotici, consentendo la realizzazione di sistemi efficienti e a basso costo. Per garantire al sistema capacità di calcolo e di archiviazione sufficienti, i sistemi di controllo robotici sono oggi composti principalmente da potenti chip delle serie ARM, DSP, POWERPC, Intel e altre ancora. Poiché le funzioni e le caratteristiche dei chip generici esistenti non sono in grado di soddisfare pienamente i requisiti di alcuni sistemi robotici in termini di prezzo, funzionalità, integrazione e interfacce, è emersa la domanda di tecnologia SoC (System on Chip) per i sistemi robotici. Il processore è integrato con le interfacce necessarie, il che può semplificare la progettazione dei circuiti periferici del sistema, ridurre le dimensioni del sistema e i costi. Ad esempio, Actel integra i core dei processori NEOS o ARM7 nei suoi prodotti FPGA per formare un sistema SoC completo. Per quanto riguarda i controllori per la tecnologia robotica, la ricerca è principalmente concentrata negli Stati Uniti e in Giappone, e sono presenti prodotti maturi, come quelli dell'azienda americana DELTATAU e della giapponese Pengli Co., Ltd., ecc. I loro controllori di movimento utilizzano la tecnologia DSP come base e adottano una struttura aperta basata su PC. 4. Effettore finale L'effettore finale è un componente collegato all'ultimo giunto del manipolatore. Viene generalmente utilizzato per afferrare oggetti, collegarsi ad altri meccanismi ed eseguire le attività richieste. I produttori di robot in genere non progettano né vendono effettori finali; nella maggior parte dei casi, forniscono solo una semplice pinza. Solitamente l'effettore finale viene installato sulla flangia a 6 assi del robot per completare attività in un determinato ambiente, come saldatura, verniciatura, incollaggio e carico e scarico di componenti, attività che richiedono l'impiego di robot.
Panoramica sui servomotori Il servoazionamento, noto anche come "servocontrollore" o "servoamplificatore", è un dispositivo di controllo utilizzato per azionare i servomotori. La sua funzione è simile a quella di un convertitore di frequenza nei normali motori a corrente alternata e fa parte del sistema servoassistito. Generalmente, il servomotore viene controllato tramite tre parametri: posizione, velocità e coppia, al fine di ottenere un posizionamento di alta precisione del sistema di trasmissione.
1. Classificazione dei servomotori Si suddivide in due categorie: servomotori a corrente continua e a corrente alternata.
I servomotori a corrente alternata (AC) si suddividono ulteriormente in servomotori asincroni e servomotori sincroni. Attualmente, i sistemi a corrente alternata stanno gradualmente sostituendo i sistemi a corrente continua (DC). Rispetto ai sistemi a corrente continua, i servomotori a corrente alternata presentano i vantaggi di elevata affidabilità, buona dissipazione del calore, basso momento d'inerzia e capacità di funzionare ad alta pressione. Poiché non sono presenti spazzole e ingranaggi di sterzo, il sistema servo a corrente alternata diventa anche un sistema servo senza spazzole, e i motori utilizzati in esso sono motori asincroni a gabbia e motori sincroni a magneti permanenti con struttura senza spazzole. 1) I servomotori a corrente continua si dividono in motori con spazzole e motori senza spazzole.
①I motori a spazzole hanno un costo contenuto, una struttura semplice, una coppia di avviamento elevata, un'ampia gamma di velocità, sono facili da controllare, richiedono manutenzione, ma sono facili da manutenere (sostituzione delle spazzole di carbone), producono interferenze elettromagnetiche, hanno requisiti specifici per l'ambiente di utilizzo e sono generalmente utilizzati per situazioni industriali e civili generali sensibili al contenimento dei costi;
②I motori brushless sono di dimensioni ridotte e peso contenuto, con elevata potenza in uscita e risposta rapida. Offrono alta velocità e bassa inerzia, coppia stabile e rotazione fluida. Il controllo è complesso e intelligente. Il metodo di commutazione elettronica è flessibile e può funzionare con onda quadra o sinusoidale. Il motore non richiede manutenzione ed è efficiente. Risparmio energetico, basse emissioni elettromagnetiche, basso aumento di temperatura e lunga durata, adatti a diversi ambienti.
2. Caratteristiche dei diversi tipi di servomotori
1) Vantaggi e svantaggi del servomotore a corrente continua Vantaggi: controllo preciso della velocità, caratteristiche di coppia e velocità molto elevate, principio di controllo semplice, facilità d'uso e prezzo contenuto. Svantaggi: commutazione delle spazzole, limite di velocità, resistenza aggiuntiva, generazione di particelle di usura (non adatto ad ambienti privi di polvere ed esplosivi)
2) Vantaggi e svantaggi del servomotore CA Vantaggi: buone caratteristiche di controllo della velocità, controllo fluido nell'intero intervallo di velocità, quasi nessuna oscillazione, alta efficienza superiore al 90%, minore generazione di calore, controllo ad alta velocità, controllo di posizione ad alta precisione (a seconda della precisione dell'encoder), area operativa nominale. All'interno di essa, può raggiungere una coppia costante, bassa inerzia, bassa rumorosità, nessuna usura delle spazzole e nessuna manutenzione (adatto ad ambienti privi di polvere ed esplosivi). Svantaggi: Il controllo è più complesso, i parametri del driver devono essere regolati in loco e i parametri PID sono determinati, e sono necessari più collegamenti. Attualmente, i servoazionamenti più diffusi utilizzano processori di segnale digitale (DSP) come nucleo di controllo, in grado di implementare algoritmi di controllo relativamente complessi e di realizzare digitalizzazione, connettività e intelligenza. I dispositivi di potenza utilizzano generalmente circuiti di azionamento progettati con moduli di potenza intelligenti (IPM) come nucleo. L'IPM integra il circuito di azionamento e dispone di circuiti di rilevamento e protezione dei guasti, come quelli da sovratensione, sovracorrente, surriscaldamento e sottotensione. Al circuito principale viene inoltre aggiunto un software. Il circuito di avviamento riduce l'impatto del processo di avvio sul driver. L'unità di azionamento raddrizza innanzitutto la potenza trifase in ingresso o la potenza di rete attraverso un circuito raddrizzatore a ponte intero trifase per ottenere la corrispondente corrente continua. La potenza trifase raddrizzata o la potenza di rete viene quindi convertita in frequenza da un inverter di tensione PWM sinusoidale trifase per azionare un servomotore CA sincrono a magneti permanenti trifase. L'intero processo dell'unità di azionamento può essere semplicemente descritto come un processo CA-CC-CA. Il circuito topologico principale dell'unità raddrizzatore (CA-CC) è un circuito raddrizzatore a ponte intero trifase non controllato.
Vista esplosa del riduttore armonico Alla società giapponese Nabtesco sono serviti 6-7 anni, dalla proposta del progetto RV all'inizio degli anni '80, per raggiungere una svolta sostanziale nella ricerca sui riduttori RV nel 1986; e anche Nantong Zhenkang e Hengfengtai, le prime aziende cinesi a ottenere risultati, hanno impiegato 6-8 anni. Questo significa forse che le nostre imprese locali non hanno opportunità? La buona notizia è che, dopo diversi anni di impegno, le aziende cinesi hanno finalmente ottenuto alcuni risultati significativi.
*L'articolo è riprodotto da Internet; vi preghiamo di contattarci per la rimozione in caso di violazione del copyright.
Data di pubblicazione: 15 settembre 2023
