Метод вождения робота является основой его движения, и выбор должен основываться на таких требованиях, как грузоподъемность, точность, скорость реакции, стоимость и адаптируемость к окружающей среде. Ниже приведены наиболее часто используемые методы вождения промышленных, сервисных и специальных роботов, классифицированные и подробно объясненные в соответствии с принципами и сценариями применения:
1. Электропривод (самый распространенный, подходит для большинства сценариев)
Преобразование электрической энергии в механическую с помощью двигателей имеет такие преимущества, как высокая точность, быстрый отклик, чистота и отсутствие загрязнений,-удобство управления. В настоящее время это предпочтительный метод вождения для роботов, особенно промышленных роботов-манипуляторов и сервисных роботов.
По типу двигателя его можно разделить на:
1. Сервопривод постоянного тока
Принцип: использование серводвигателя постоянного тока (с обратной связью от энкодера) в сочетании с приводом для обеспечения замкнутого-управления скоростью и положением.
Особенности: простая конструкция, низкая стоимость, высокий пусковой момент, стабильность на низкой-скорости, подходит для сценариев с малой и средней нагрузкой.
Области применения: настольные роботизированные манипуляторы, небольшие AGV, сервисные роботы (например, подметальные роботы с шагающими колесами), образовательные роботы.
2. Сервопривод переменного тока
Принцип: синхронный двигатель переменного тока с постоянными магнитами + энкодер + сервопривод, обеспечивающий высокую-точность управления положением/крутящим моментом посредством векторного управления.
Особенности: высокая плотность мощности, высокая перегрузочная способность, низкое тепловыделение, длительный срок службы, подходят для сценариев с высокими нагрузками и-точностью.
Области применения: промышленные роботизированные манипуляторы (например, шестиосные совместные манипуляторы, сварочные роботы), высокотехнологичные-автомобильные транспортные средства, оси соединения станков с ЧПУ.
3. Шаговый двигатель
Принцип: ротор двигателя управляется так, чтобы он вращался пошагово посредством импульсных сигналов (без энкодера, управление разомкнутым-контуром), а угол вращения пропорционален количеству импульсов.
Особенности: Крайне низкая стоимость, простое управление, нет накопительной погрешности (короткий ход), но наблюдается явление «ползания» на малых скоростях и слабая нагрузочная способность.
Области применения: недорогие роботизированные руки, 3D-принтеры, легкие механизмы позиционирования (например, небольшие шарниры роботов, толкающие механизмы).
4. Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC).
Принцип: отсутствие износа щеток, контролируемое электронным коммутатором в сочетании с датчиками Холла или энкодерами для обеспечения управления по замкнутому-контуру.
Особенности: Высокая эффективность, низкий уровень шума, длительный срок службы (без потери щеток), между шаговыми двигателями и серводвигателями.
Области применения: шагающие колеса сервисных роботов, пропеллеры дронов, суставы роботов (от низкой до средней нагрузки), медицинские роботы (например, реабилитационное оборудование).
5. Линейный привод
Принцип: разверните вращающийся двигатель и напрямую выведите линейное движение (без необходимости использования механизмов передачи, таких как винты или шестерни).
Особенности: Нулевой зазор передачи, высокая скорость и ускорение, чрезвычайно высокая точность позиционирования (до уровня микрометра), но высокая стоимость и значительное выделение тепла.
Области применения: высокоточные-промышленные роботы (например, роботы для обработки полупроводников), оборудование для лазерной резки, высокотехнологичные-линейные соединения рычагов совместной работы.
2. Гидравлический привод (подходит для тяжелых нагрузок и суровых условий эксплуатации)
Преобразуя энергию давления гидравлического масла в механическую энергию и используя гидравлические цилиндры или двигатели для выдачи мощности, ядром является группа-источник масла высокого давления+регулирующий клапан.
Функции:
Преимущества: Чрезвычайно высокая удельная мощность (грузоподъемность в несколько раз выше, чем у электромобилей того же объема), высокая ударопрочность, устойчивость к высоким и низким температурам, пыле- и водонепроницаемость.
Недостатки: Загрязнение маслом, низкая точность управления, низкая скорость срабатывания, сложное обслуживание (требует регулярной замены масла).
3. Пневматический привод (подходит для легких нагрузок и недорогих-сценариев)
Используя сжатый воздух в качестве источника энергии, движение достигается с помощью цилиндров или пневматических двигателей, ядро которых состоит из воздушного компрессора, электромагнитного клапана и воздушного контура.
Функции:
Преимущества: чрезвычайно низкая стоимость, простая конструкция, чистота и отсутствие масла-(сухой воздух), защита от загрязнения (пыле-, защита от-коррозии), быстрая скорость срабатывания (мгновенный запуск и остановка).
Недостатки: Слабая нагрузочная способность (применимо только к легким нагрузкам), низкая точность позиционирования (сжимаемый газ, подвержен ударам) и необходимость поддержки воздушных компрессоров.
В целом, электропривод (особенно сервопривод переменного тока) в настоящее время является основным выбором для роботов, тогда как гидравлические, пневматические и специальные приводы служат дополнением, охватывая сценарии с экстремальными нагрузками, условиями окружающей среды или требованиями точности.