Industrieroboters werden häufig in der industriellen Fertigung eingesetzt, beispielsweise in der Automobil-, Elektrogeräte-, Lebensmittelherstellung usw. Sie können sich wiederholende mechanische Vorgänge ersetzen und sind Maschinen, die auf ihre eigene Energie- und Steuerungsfähigkeit angewiesen sind, um verschiedene Funktionen zu erfüllen. Es widersteht menschlichen Befehlen und kann auch nach vorprogrammierten Programmen arbeiten. Jetzt sprechen wir über die grundlegenden Hauptkomponenten vonIndustrieroboters.
1.Betreff
Die Hauptmaschinerie ist die Maschinenbasis und der Betätigungsmechanismus, einschließlich des großen Arms, des Unterarms, des Handgelenks und der Hand, die ein mechanisches System mit mehreren Freiheitsgraden bilden. Einige Roboter verfügen auch über Laufmechanismen.Industrierobotershaben 6 Freiheitsgrade oder sogar mehr. Das Handgelenk verfügt im Allgemeinen über 1 bis 3 Bewegungsfreiheitsgrade.
2. Antriebssystem
Das Antriebssystem vonIndustrierobotersist je nach Antriebsquelle in drei Kategorien unterteilt: hydraulisch, pneumatisch und elektrisch. Diese drei Typen können je nach Bedarf auch zu einem Verbundantriebssystem kombiniert werden. Oder indirekt über mechanische Übertragungsmechanismen wie Synchronriemen, Räderwerke und Zahnräder angetrieben. Das Antriebssystem verfügt über ein Kraftgerät und einen Übertragungsmechanismus, mit denen die entsprechenden Aktionen des Mechanismus umgesetzt werden. Jede dieser drei Arten von Grundantriebssystemen hat ihre eigenen Eigenschaften. Der aktuelle Mainstream ist der Elektroantrieb. Aufgrund der geringen Trägheit werden häufig AC- und DC-Servomotoren mit großem Drehmoment und ihre unterstützenden Servoantriebe (AC-Frequenzumrichter, DC-Pulsweitenmodulatoren) verwendet. Diese Art von System erfordert keine Energieumwandlung, ist einfach zu bedienen und verfügt über eine feinfühlige Steuerung. Die meisten Motoren erfordern einen empfindlichen Übertragungsmechanismus: ein Untersetzungsgetriebe. Seine Zähne verwenden einen Getriebegeschwindigkeitswandler, um die Anzahl der Rückwärtsdrehungen des Motors auf die erforderliche Anzahl von Rückwärtsdrehungen zu reduzieren und ein größeres Drehmomentgerät zu erhalten, wodurch die Geschwindigkeit verringert und das Drehmoment erhöht wird. Wenn die Last groß ist, wird der Servomotor blind erhöht. Die Leistung ist sehr kostengünstig und das Ausgangsdrehmoment kann durch ein Untersetzungsgetriebe innerhalb eines geeigneten Drehzahlbereichs erhöht werden. Servomotoren sind beim Betrieb mit niedrigen Frequenzen anfällig für Hitze und niederfrequente Vibrationen. Langfristige und sich wiederholende Arbeiten tragen nicht dazu bei, einen genauen und zuverlässigen Betrieb sicherzustellen. Das Vorhandensein des Präzisionsuntersetzungsmotors ermöglicht es dem Servomotor, mit einer geeigneten Geschwindigkeit zu arbeiten, wodurch die Steifigkeit des Maschinenkörpers gestärkt und ein größeres Drehmoment ausgegeben wird. Heutzutage gibt es zwei gängige Reduzierer: Oberschwingungsreduzierer und RV-Reduzierer.
3. Kontrollsystem
DerRobotersteuerungssystemist das Gehirn des Roboters und der Hauptfaktor, der die Funktionen und Funktionen des Roboters bestimmt. Das Steuersystem sendet entsprechend dem Eingabeprogramm Befehlssignale an das Antriebssystem und den Ausführungsmechanismus und steuert diese. Die Hauptaufgabe vonIndustrieroboter Die Steuerungstechnologie dient der Steuerung des Aktivitätsbereichs, der Haltung und Flugbahn sowie der Aktionszeit vonIndustrieroboters im Arbeitsbereich. Es zeichnet sich durch einfache Programmierung, Software-Menübedienung, benutzerfreundliche Mensch-Computer-Interaktionsschnittstelle, Online-Bedienaufforderungen und bequeme Bedienung aus. Das Steuerungssystem ist der Kern des Roboters, und relevante ausländische Unternehmen stehen unseren Experimenten sehr nahe. In den letzten Jahren ist mit der Entwicklung der Mikroelektroniktechnologie die Leistung von Mikroprozessoren immer höher und der Preis immer günstiger geworden. Mittlerweile sind 32-Bit-Mikroprozessoren für 1-2 US-Dollar auf den Markt gekommen. Kostengünstige Mikroprozessoren haben neue Entwicklungsmöglichkeiten für Robotersteuerungen eröffnet und die Entwicklung kostengünstiger, leistungsstarker Robotersteuerungen ermöglicht. Damit das System über ausreichende Rechen- und Speicherkapazitäten verfügt, bestehen Robotersteuerungen heute hauptsächlich aus leistungsstarken Chips der ARM-Serie, DSP-Serie, POWERPC-Serie, Intel-Serie und anderen. Da die Funktionen und Funktionen vorhandener Allzweckchips die Anforderungen einiger Robotersysteme hinsichtlich Preis, Funktionalität, Integration und Schnittstellen nicht vollständig erfüllen können, ist die Nachfrage nach SoC-Technologie (System on Chip) in Robotersystemen entstanden. Der Prozessor ist mit den erforderlichen Schnittstellen integriert, was den Entwurf von Systemperipherieschaltungen vereinfachen, die Systemgröße reduzieren und die Kosten senken kann. Actel integriert beispielsweise NEOS- oder ARM7-Prozessorkerne in seine FPGA-Produkte, um ein komplettes SoC-System zu bilden. Im Hinblick auf Robotertechnologie-Steuerungen konzentriert sich die Forschung hauptsächlich auf die USA und Japan, und es gibt ausgereifte Produkte wie die amerikanische DELTATAU Company, die japanische Pengli Co., Ltd. usw. Die Bewegungssteuerung basiert auf der DSP-Technologie Kern und nimmt eine PC-basierte offene Struktur an. 4. Endeffektor Der Endeffektor ist eine Komponente, die mit dem letzten Gelenk des Manipulators verbunden ist. Es wird im Allgemeinen verwendet, um Objekte zu greifen, sich mit anderen Mechanismen zu verbinden und erforderliche Aufgaben auszuführen. Roboterhersteller entwickeln oder verkaufen im Allgemeinen keine Endeffektoren; in den meisten Fällen stellen sie nur einen einfachen Greifer dar. Normalerweise wird der Endeffektor am 6-Achsen-Flansch des Roboters installiert, um Aufgaben in einer bestimmten Umgebung zu erledigen, z. B. Schweißen, Lackieren, Kleben sowie das Laden und Entladen von Teilen, also Aufgaben, die von Robotern erledigt werden müssen.
Übersicht Servomotoren Servotreiber, auch bekannt als „Servocontroller“ und „Servoverstärker“, ist ein Controller zur Steuerung von Servomotoren. Seine Funktion ähnelt der eines Frequenzumrichters bei gewöhnlichen Wechselstrommotoren und er ist Teil des Servosystems. Im Allgemeinen wird der Servomotor über drei Methoden gesteuert: Position, Geschwindigkeit und Drehmoment, um eine hochpräzise Positionierung des Übertragungssystems zu erreichen.
1. Klassifizierung von Servomotoren Es ist in zwei Kategorien unterteilt: DC- und AC-Servomotoren.
AC-Servomotoren werden weiter in asynchrone Servomotoren und synchrone Servomotoren unterteilt. Derzeit ersetzen Wechselstromsysteme nach und nach Gleichstromsysteme. Im Vergleich zu Gleichstromsystemen bieten Wechselstrom-Servomotoren die Vorteile einer hohen Zuverlässigkeit, einer guten Wärmeableitung, eines kleinen Trägheitsmoments und der Fähigkeit, unter hohem Druck zu arbeiten. Da keine Bürsten und Lenkgetriebe vorhanden sind, wird das AC-Servosystem auch zu einem bürstenlosen Servosystem, und die darin verwendeten Motoren sind Käfig-Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren mit bürstenlosem Aufbau. 1) DC-Servomotoren werden in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren unterteilt
①Bürstenmotoren sind kostengünstig, haben einen einfachen Aufbau, ein großes Anlaufdrehmoment, einen großen Drehzahlbereich, sind leicht zu steuern und erfordern Wartung, sind jedoch leicht zu warten (Kohlebürsten austauschen), erzeugen elektromagnetische Störungen, stellen Anforderungen an die Einsatzumgebung und werden normalerweise für verwendet Kostenkontrolle Sensible allgemeine industrielle und zivilrechtliche Situationen;
②Bürstenlose Motoren sind klein und leicht, bieten eine große Leistung und eine schnelle Reaktion. Sie verfügen über eine hohe Geschwindigkeit und geringe Trägheit, ein stabiles Drehmoment und eine gleichmäßige Drehung. Die Steuerung ist komplex und intelligent. Das elektronische Kommutierungsverfahren ist flexibel. Es kann mit einer Rechteck- oder Sinuswelle kommutieren. Der Motor ist wartungsfrei und effizient. Energieeinsparung, geringe elektromagnetische Strahlung, geringer Temperaturanstieg und lange Lebensdauer, geeignet für verschiedene Umgebungen.
2. Eigenschaften verschiedener Arten von Servomotoren
1) Vor- und Nachteile des Gleichstrom-Servomotors Vorteile: präzise Drehzahlregelung, sehr harte Drehmoment- und Drehzahlcharakteristik, einfaches Regelprinzip, einfache Bedienung und günstiger Preis. Nachteile: Bürstenkommutierung, Geschwindigkeitsbegrenzung, zusätzlicher Widerstand, Entstehung von Verschleißpartikeln (nicht geeignet für staubfreie und explosionsgefährdete Umgebungen)
2) Vor- und Nachteile des AC-Servomotors Vorteile: gute Drehzahlregeleigenschaften, gleichmäßige Regelung im gesamten Drehzahlbereich, nahezu keine Schwingungen, hoher Wirkungsgrad von über 90 %, geringere Wärmeentwicklung, Hochgeschwindigkeitsregelung, hochpräzise Positionsregelung (abhängig von der Encodergenauigkeit), bewertet Innerhalb des Betriebsbereichs kann ein konstantes Drehmoment, geringe Trägheit, geringe Geräuschentwicklung, kein Bürstenverschleiß und Wartungsfreiheit erreicht werden (geeignet für staubfreie und explosive Umgebungen). Nachteile: Die Steuerung ist komplizierter, die Treiberparameter müssen vor Ort angepasst und die PID-Parameter ermittelt werden und es sind mehr Verbindungen erforderlich. Derzeit verwenden gängige Servoantriebe digitale Signalprozessoren (DSP) als Steuerungskern, die relativ komplexe Steuerungsalgorithmen implementieren und Digitalisierung, Vernetzung und Intelligenz erreichen können. Leistungsgeräte verwenden im Allgemeinen Antriebsschaltungen, die mit intelligenten Leistungsmodulen (IPM) als Kern konzipiert sind. Das IPM integriert die Antriebsschaltung und verfügt über Fehlererkennungs- und Schutzschaltungen wie Überspannung, Überstrom, Überhitzung und Unterspannung. Der Hauptschaltung wird auch Software hinzugefügt. Startschaltung, um die Auswirkungen des Startvorgangs auf den Fahrer zu reduzieren. Die Leistungsantriebseinheit richtet zunächst die dreiphasige Eingangsleistung oder Netzleistung über eine dreiphasige Vollbrücken-Gleichrichterschaltung gleich, um den entsprechenden Gleichstrom zu erhalten. Der gleichgerichtete Dreiphasenstrom oder Netzstrom wird dann von einem dreiphasigen Sinus-PWM-Spannungswechselrichter in Frequenz umgewandelt, um einen dreiphasigen Permanentmagnet-Synchron-AC-Servomotor anzutreiben. Der gesamte Prozess der Antriebseinheit kann einfach als AC-DC-AC-Prozess bezeichnet werden. Der topologische Hauptschaltkreis der Gleichrichtereinheit (AC-DC) ist ein dreiphasiger, ungesteuerter Vollbrücken-Gleichrichterschaltkreis.
Explosionszeichnung des harmonischen Reduzierers Es dauerte sechs bis sieben Jahre, bis das japanische Unternehmen Nabtesco Anfang der 1980er Jahre das RV-Design vorschlug, bis es 1986 einen wesentlichen Durchbruch in der RV-Getriebeforschung erzielte. und Nantong Zhenkang und Hengfengtai, die als erste in China Ergebnisse erzielten, verbrachten ebenfalls Zeit. 6-8 Jahre. Bedeutet das, dass unsere lokalen Unternehmen keine Chancen haben? Die gute Nachricht ist, dass chinesischen Unternehmen nach mehreren Jahren der Einführung endlich einige Durchbrüche gelungen sind.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. September 2023
