Νέα

Η DSPOWER ξεκίνησε το 2013 και είναι ένας κατασκευαστής που επικεντρώνεται στην έρευνα και ανάπτυξη, την κατασκευή και την εκπαίδευση για ρομποτικά σερβοκίνητα οχήματα,έξυπνα ρομπότ σερβοκινητήρες, σερβοκινητήρες για drone και σχετικά αξεσουάρ.

Από την ίδρυσή μας, έχουμε επικεντρωθεί στις απαιτήσεις των ρομπότ και των σερβοκινητήρων drone και έχουμε σχεδιάσει και αναπτύξει προϊόντα σερβοκινητήρων κατάλληλα για χρήστες ρομπότ.

Σήμερα, θα μοιραστούμε τις λύσεις μας για ρομποτικούς βραχίονες.

Ο ρομποτικός βραχίονας εκτελεί έλεγχο κίνησης, ακριβώς όπως η έγχυση μιας ψυχής στον ατσάλινο σκελετό του, και ο σερβοκινητήρας είναι ο απίστευτα ακριβής κυβερνήτης. Στο εργαστήριο Έρευνας και Ανάπτυξης της DSPOWER, κάθε μέρα μπορούμε να δούμε αυτά τα εξαρτήματα να μετατρέπονται από σχέδια σε ζωντανούς μηχανικούς χορευτές.

Σήμερα, θέλω να σας πω πώς το σερβοκινητήρα κάνει τον ρομποτικό βραχίονα να λειτουργεί τόσο ευέλικτα όσο ένας ανθρώπινος βραχίονας, κάτι που περιλαμβάνει τόσο ακριβή γρανάζια που συνεργάζονται μεταξύ τους όσο και έξυπνο προγραμματισμό.

Πώς ένα σερβοκινητήρα ελέγχει τη γωνία ενός ρομποτικού βραχίονα

Ο σερβοκινητήρας ενσωματώνει ένα εξαιρετικά έξυπνο σύστημα ανάδρασης. Ένα ποτενσιόμετρο παρακολουθεί τη θέση του άξονα εξόδου σε πραγματικό χρόνο μόλις λάβει ένα σήμα ελέγχου. Αφού συγκρίνει αυτή τη θέση με τη θέση-στόχο, ρυθμίζει αμέσως την περιστροφή του κινητήρα.

Αυτό είναι παρόμοιο με το να αγγίζετε ένα αντικείμενο με το χέρι σας ενώ προστατεύετε τα μάτια σας, όπου τα δάχτυλά σας κάνουν συνεχώς μικροδιορθώσεις μέχρι να επιτευχθεί ακριβής τοποθέτηση. Ο σερβοκινητήρας που έχουμε σχεδιάσει σχολαστικά για ρομπότ καθαρισμού χρησιμοποιεί σειριακή επικοινωνία TTL, επιτρέποντας σε κάθε άρθρωση να αναφέρει ανεξάρτητα δεδομένα θέσης.Αυτό διασφαλίζει ότι όταν ο βραχίονας του ρομπότ παραμένει στην προκαθορισμένη γωνία, το σφάλμα είναι μικρότερο από 0,5 μοίρες.

Σε πρακτικές εφαρμογές, κάθε άρθρωση σε έναν ρομποτικό βραχίονα πρέπει να συντονίζεται σε διαφορετικές γωνίες. Για παράδειγμα, όταν πιάνεται ένα κεκλιμένο κύπελλο, ο σερβομηχανισμός του καρπού πρέπει να αντισταθμίζει μια κλίση 15 μοιρών, ενώ ο σερβομηχανισμός του ώμου διατηρεί 30 μοίρες στήριξης.

Αυτός ο συντονισμός πολλαπλών γωνιών απαιτεί από τα σερβοκίνητα να ανταποκρίνονται γρήγορα. Χρησιμοποιούμε ένα μεταλλικό σύστημα γραναζιών που μπορεί να διατηρήσει τη σταθερότητα της θέσης ακόμη και κάτω από 85 kgf.cm ροπής, προσθέτοντας μύες ανθεκτικούς στην κόπωση στον ρομποτικό βραχίονα.

Γιατί είναι απαραίτητο να λειτουργούν μαζί πολλαπλά σερβοκίνητα οχήματα;

Ένα μόνο σερβοκινητήρα μπορεί να επιτύχει μόνο απλές κινήσεις, ωστόσο ένας ρομποτικός βραχίονας πρέπει να λειτουργεί με την απόλυτη ρευστότητα ενός ανθρώπινου χεριού. Φανταστείτε να κρατάτε ένα στυλό και να γράφετε. Αυτή η ενέργεια απαιτεί τη συντονισμένη κίνηση του καρπού, του αγκώνα και του ώμου.

Στην ρομποτική ηλεκτρική σκούπα πέντε αξόνων που αναπτύχθηκε από τον συνεργάτη μας, τα σερβοκινητήρες της μπροστινής άρθρωσης φέρουν το φορτίο, τα σερβοκινητήρες της μεσαίας άρθρωσης ελέγχουν την κίνηση έκτασης και τα σερβοκινητήρες της τελικής βαθμίδας εκτελούν λεπτές κινήσεις. Αυτός ο καταμερισμός εργασίας είναι σαν το συμφωνικό ορχηστρικό σύνολο μεταξύ των διαφόρων οργάνων.

Σε ένα σύστημα πολλαπλών σερβομηχανισμών, ο έλεγχος χρονισμού είναι ιδιαίτερα κρίσιμος. Κάποτε είχαμε μια περίπτωση όπου ένας ρομποτικός βραχίονας τραντάχτηκε ενώ έπιανε ένα αυγό. Αργότερα ανακαλύψαμε ότι αυτό οφειλόταν σε καθυστέρηση 10 χιλιοστών του δευτερολέπτου στην απόκριση των σερβομηχανισμών του καρπού και των δακτύλων. Βελτιώνοντας την κατανομή σήματος PWM, καταφέραμε να επιτύχουμε τέλειο συγχρονισμό όλων των σερβομηχανισμών, σαν μια εκπαιδευμένη χορωδία. Τώρα, αυτό το σύστημα μπορεί να πιάσει ομαλά ένα ωμό αυγό χωρίς να το σπάσει.

Πώς επηρεάζει η ροπή σέρβο έναν ρομποτικό βραχίονα;

Αυτό είναι παρόμοιο με το συναίσθημα που νιώθει κάποιος όταν τρέμει το χέρι του.

Ωστόσο, η υψηλότερη ροπή δεν είναι πάντα καλύτερη. Η υπερβολική ροπή αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας και μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ογκώδεις κατασκευές. Τα σερβοκίνητα οχήματα που σχεδιάσαμε για επιτραπέζια ρομπότ μπορούνεπιτύχετε τις πιο ευαίσθητες λειτουργίες με ροπή 6,3 kgf.cmΤο κλειδί είναι να ταιριάξετε τη ροπή με τις απαιτήσεις φορτίου του ρομποτικού βραχίονα, όπως ακριβώς όταν επιλέγετε έναν κινητήρα αυτοκινήτου, δεν χρειάζεται πάντα να επιδιώκετε τη μέγιστη ιπποδύναμη.

Πώς να επιλέξετε ένα μοντέλο σερβομηχανισμού ρομποτικού βραχίονα

Όταν επιλέγετε ένα μοντέλο σερβοκινητήρα, λάβετε υπόψη το σενάριο λειτουργίας του ρομπότ. Για εφαρμογές που απαιτούν συχνές εκκινήσεις και στάσεις, συνιστάται ένα ψηφιακό σερβοκινητήρα με λειτουργία πέδησης. Μία περίπτωση πελάτη που συναντήσαμε αφορούσε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής που απαιτούσε τορομποτικό βραχίονα για να επιτυγχάνει 20 ακριβείς στάσεις ανά λεπτόΤα συμβατικά αναλογικά σερβοκίνητα θα υπέφεραν από αθροιστικά σφάλματα, ενώ τα ψηφιακά σερβοκίνητα, με τον υψηλότερο ρυθμό ανανέωσης, αντιμετωπίζουν τέλεια αυτό το πρόβλημα.

Οι αντίστοιχες διαστάσεις είναι επίσης κρίσιμες. Στο παρελθόν, ορισμένοι πελάτες τοποθετούσαν τυπικά σερβοκινητήρες σε συμπαγείς ρομποτικούς βραχίονες, με αποτέλεσμα την κακή απαγωγή θερμότητας. Στη συνέχεια, αναπτύξαμε έναν ειδικά σχεδιασμένο σερβοκινητήρα 26 mm με λαβή, ο οποίος είναι 40% μικρότερος διατηρώντας παράλληλα ροπή 3 kg·cm. Είναι σαν να ράβουμε ρούχα για έναν ρομποτικό βραχίονα—πρέπει να επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση χωρίς να είναι πολύ χαλαρός.

Ποιες είναι οι διαφορές στα πρωτόκολλα σερβοελέγχου;

Το πρωτόκολλο PWM, παρόμοιο με έναν αγωγό παλμού-παλμού, μεταδίδει εντολές μέσω πλάτους παλμού, ενώ το σειριακό πρωτόκολλο TTL, όπως μια συνομιλία, μπορεί να μεταδώσει πιο σύνθετες παραμέτρους. Στο εργαστήριο DSPOWER, συγκρίνουμε συχνά αυτά τα δύο πρωτόκολλα.

Το PWM είναι κατάλληλο για απλό έλεγχο από σημείο σε σημείο, όπως το άναμμα ή το σβήσιμο ενός φωτός, ενώΤο TTL μπορεί να λάβει ταυτόχρονα πολλαπλά σήματα ανάδρασης., όπως η θέση, η θερμοκρασία και το ρεύμα.

Αυτή τη στιγμή, όλο και περισσότεροι ρομποτικοί βραχίονες υιοθετούν υβριδικά πρωτόκολλα, όπως το έργο μας για βιονικούς ρομποτικούς βραχίονες. Οι βασικές κινήσεις χρησιμοποιούν έλεγχο PWM για να διασφαλίσουν απόδοση σε πραγματικό χρόνο, ενώ η λεπτή ρύθμιση με TTL μεταδίδει λεπτομερείς παραμέτρους.

Αυτό είναι σαν να οδηγείς αυτοκίνητο, όπου πρέπει να χρησιμοποιείς τα πεντάλ για να ελέγχεις την ταχύτητα και το ταμπλό για να παρακολουθείς την κατάσταση. Αυτή η ευέλικτη διαμόρφωση επιτρέπει στους ρομποτικούς βραχίονες να προσαρμόζονται σε ολοένα και πιο περίπλοκα εργασιακά περιβάλλοντα.

Πώς να βελτιώσετε την ακρίβεια του σερβοελέγχου

Η βελτίωση της ακρίβειας απαιτεί τόσο υλικό όσο και λογισμικό. Στο υλικό, χρησιμοποιούμε μηχανικά γρανάζια ακριβείας 0,1 mm για τη μείωση της αντίστροφης κίνησης του κιβωτίου ταχυτήτων. Ένας πελάτης ανέφερεμια επίμονη ταλάντωση 2 χιλιοστών στο άκρο του ρομποτικού βραχίοναΜετά από έρευνα, διαπιστώσαμε ότι αυτό προκλήθηκε από την αντίστροφη κίνηση εμπλοκής των γραναζιών.

Αντικαθιστώντας τα γρανάζια με μια ελικοειδή δομή γραναζιών, το πρόβλημα λύθηκε. Αυτό είναι παρόμοιο με τον μηχανισμό ενός ρολογιού: η ακρίβεια κάθε γραναζιού επηρεάζει τη συνολική χρονομέτρηση.

Εξίσου σημαντικό είναι και το λογισμικό. Το σύστημα αντικραδασμικής προστασίας μας προβλέπει την αδράνεια της κίνησης του ρομποτικού βραχίονα και την αντισταθμίζει εκ των προτέρων. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια ενός φρεναρίσματος έκτακτης ανάγκης, παράγει ένα αντίστροφο σήμα βελτιστοποίησης για να εξαλείψει την υπέρβαση που προκαλείται από την αδράνεια, όπως ακριβώς ένας έμπειρος οδηγός πατάει απαλά το πεντάλ φρένου για να εξασφαλίσει ένα ομαλό, ανεμπόδιστο φρενάρισμα.