Jako branża i cała klasa technologii, robotyka szybko się zmienia i rozwija. Niezależnie od tego, czy jesteś hobbystą, czy doświadczonym inżynierem robotyki, musisz znać każdy komponent od podszewki. W niektórych przypadkach powinieneś również wiedzieć, jak wybierać spośród kilku różnych wariantów.
Tak jest w przypadku silników robotów. Bez względu na to, jak pomysłowe mogą być stawy robota, potrzebujesz odpowiedniego produktu, aby zapewnić cały ruch, siłę i zasięg metalu i plastiku.
Jakie rodzaje silników robotów są dostępne?
Istnieje wiele kategorii silników robotów. Każda z nich ma podtypy i własne zastosowania i zalety. Oto podsumowanie typów dostępnych obecnie.
Siłowniki robotyczne
Istnieją trzy rodzaje siłowników:
- Siłowniki pneumatyczne:do działania wykorzystują sprężone powietrze. Mając niewiele ruchomych części, są niezawodne i łatwe w utrzymaniu. Nie potrafią kontrolować prędkości, położenia i dokładności tak dobrze jak inne typy, ale są idealne do zadań magazynowych, takich jak kompletowanie i ładowanie.
- Siłowniki hydrauliczne:To dobry wybór dla dużych robotów, które przenoszą ciężkie ładunki. Używają pompowanego płynu na bazie oleju zamiast powietrza, aby zapewnić ruch. Choć większe i głośniejsze niż inne typy, są dokładne — ale wycieki płynu mogą wystąpić z czasem.
- Siłowniki elektryczne:silniki elektryczne zamieniają energię elektryczną na energię mechaniczną. Są one obecnie najpopularniejszym typem we wszystkich kategoriach robotów, ponieważ elektryczność jest stosunkowo obfitym zasobem. Działają również dobrze w robotach wszystkich rozmiarów, są bardziej kompaktowe w stosunku do ich mocy wyjściowej i są łatwiejsze w utrzymaniu, a zanieczyszczenie jest niemal zerowe.
Chociaż siłowniki elektryczne są najpowszechniejsze i oferują najszerszy zakres funkcjonalności w robotyce, mogą stanowić zagrożenie w środowiskach zawierających materiały wybuchowe. Wymagają również bardziej złożonego systemu poleceń niż inne typy silników.
Silniki elektryczne
W kategorii silników elektrycznych istnieje kilka różnych typów. Kategoria ta obejmuje następujące typy:
- Silniki prądu przemiennego (AC):prąd przemienny można uzyskać ze zwykłego gniazdka ściennego. Silniki prądu przemiennego wykorzystują to obfite źródło energii do tworzenia indukcji elektromagnetycznej. Inżynierowie preferują mechanizmy prądu przemiennego, gdy wymagana jest stała prędkość. Są one jednak rzadkie poza przemysłowymi robotami o wysokim momencie obrotowym.
- Silniki prądu stałego (DC):Zamiast korzystać z gniazdka ściennego, silniki DC zazwyczaj pobierają moc z akumulatora. Mechanizmy DC występują w różnych rozmiarach i oferują bardzo zmienne zakresy obciążenia, a także szybkie czasy reakcji i zwrotność w porównaniu z modelami typu plug-in.
- Serwomotory:Znane również po prostu jako „serwa” i obejmujące serwomotory przemysłowe, są to jedne z najbardziej precyzyjnych silników dostępnych na rynku. Obsługują niemal natychmiastową regulację błędów podczas pracy. Silniki te są idealne do ramion robotycznych i innych typów robotów robotycznych i współpracujących, jeśli potrzebujesz precyzyjnego pozycjonowania i wysokiego momentu obrotowego w małym opakowaniu. Podczas korzystania z serwomechanizmów może wystąpić opóźnienie między ruchami.
- Silniki krokowe:Silniki krokowe działają w bardzo małych przyrostach, aby zapewnić wysoki moment obrotowy podczas utrzymywania obiektu w miejscu - i precyzyjne pozycjonowanie na każdym kroku. Dokładność tych silników często wynosi rzędu 0.01 stopnia i 0,1 milimetra. Całkowity moment obrotowy jest podobny do momentu obrotowego silnika serwo. Silniki krokowe są droższe w eksploatacji niż inne typy pod względem wymagań dotyczących mocy.
Jak wybrać odpowiedni silnik do robota?
Możesz sprawdzić powyższe punkty, aby zawęzić wybór silników do swojego kolejnego projektu robotyki. Jednak zanim przeczytasz je wszystkie ponownie, stwórz listę funkcji, których nie można pominąć, a których potrzebuje Twój robot.
Jakie zadania będzie wykonywał i jaki jest margines błędu jego ruchów?
Zbadaj środowisko regulacyjne, aby zrozumieć swoją tolerancję na zanieczyszczenia. Zanieczyszczenie silnika nie tylko jest główną przyczyną awarii silnika, ale stanowi również zagrożenie dla jakości produktu w środowisku produkcyjnym niechętnym ryzyku.
Innymi słowy, niekoniecznie trzeba łączyć siłownik hydrauliczny z zakładem wymagającym wysokiej precyzji i czystości, takim jak zakład produkujący żywność lub farmaceutyki.
Oto inne kwestie, na które należy zwrócić uwagę podczas badania różnych typów silników robotów:
- Stosunek wielkości do mocy:jaki jest rozmiar twojej konstrukcji? Czy robot musi poruszać się w ciasnych przestrzeniach, czy surowa moc jest ważniejsza niż rozmiar?
- Ograniczenia obciążenia:Rodzaj napędu, który wybierzesz dla swojego robota, musi mieć odpowiedni moment obrotowy, by poradzić sobie z przewidywanymi obciążeniami, jakie będzie przenosił.
- Dokładność:Jaka jest tolerancja na nieprawidłowy ruch podczas ruchu robota? Czy potrzebujesz silnika, który zapewnia natychmiastową i dokładną korektę błędów?
- Niezawodność:Jak dobrze obsadzony jest Twój dział konserwacji? Jak często spodziewasz się, że Twój robot będzie serwisowany?
- Zużycie zasobów:Nie każdy silnik robota jest tak przyjazny dla środowiska jak inne. Silniki krokowe zużywają energię nawet w trybie czuwania, ale czasami są jedyną opcją.
Silniki do każdego robota
Silniki obejmują całą gamę od poziomu konsumenckiego do wdrożeń robotyki na dużą skalę. Jeśli wcześniej zbadasz środowiska regulacyjne i miejsca pracy, szybko zdasz sobie sprawę, że każdy program robotyki ma typ silnika.