Aktualności

Firma DSPOWER powstała w 2013 roku i jest producentem skupiającym się na badaniach i rozwoju, produkcji i edukacji w zakresie serwomechanizmów robotycznych,inteligentne serwomechanizmy robotów, serwomechanizmy do dronów i powiązane akcesoria.

Od początku naszej działalności skupiamy się na wymaganiach dotyczących serwomechanizmów robotów i dronów, a także projektujemy i rozwijamy produkty serwomechanizmów odpowiednie dla użytkowników robotów.

Dzisiaj podzielimy się naszymi rozwiązaniami w zakresie ramion robotycznych.

Ramię robota steruje ruchem, niczym wstrzykując duszę do stalowego szkieletu, a serwomotor pełni funkcję niezwykle precyzyjnego dowódcy. W warsztacie badawczo-rozwojowym DSPOWER codziennie możemy obserwować, jak te komponenty przekształcają się z rysunków w żywych, mechanicznych tancerzy.

Dzisiaj chcę opowiedzieć Wam, w jaki sposób serwomotor sprawia, że ​​ramię robota działa tak elastycznie, jak ramię człowieka. Dzieje się to dzięki precyzyjnym, zazębiającym się ze sobą przekładniom i inteligentnemu harmonogramowaniu.

Jak serwosterowanie steruje kątem ramienia robota

Serwomechanizm wyposażony jest w wysoce inteligentny system sprzężenia zwrotnego. Potencjometr monitoruje położenie wału wyjściowego w czasie rzeczywistym po otrzymaniu sygnału sterującego. Po porównaniu tego położenia z położeniem docelowym, natychmiast dostosowuje obroty silnika.

Można to porównać do dotykania obiektu dłonią, zasłaniając oczy, gdzie palce nieustannie dokonują drobnych korekt, aż do uzyskania precyzyjnego położenia. Serwomechanizm, który starannie zaprojektowaliśmy dla robotów sprzątających, wykorzystuje komunikację szeregową TTL, umożliwiającą każdemu przegubowi niezależne raportowanie danych o położeniu.Dzięki temu, gdy ramię robota pozostaje pod zadanym kątem, błąd jest mniejszy niż 0,5 stopnia.

W zastosowaniach praktycznych każdy staw w ramieniu robota musi być skoordynowany pod różnymi kątami. Na przykład, podczas chwytania przechylonego kubka, serwo nadgarstka musi skompensować pochylenie o 15 stopni, podczas gdy serwo barku utrzymuje podparcie o 30 stopni.

Ta wielokątowa koordynacja wymaga szybkiej reakcji serwomechanizmów. Zastosowaliśmy metalowy system przekładni, który może utrzymać stabilność pozycji nawet przy momencie obrotowym 85 kgf·cm, niczym dodanie odpornych na zmęczenie mięśni do ramienia robota.

Dlaczego konieczna jest współpraca wielu serwomechanizmów?

Pojedynczy serwomotor może wykonywać jedynie proste ruchy, podczas gdy ramię robota musi działać z niezwykłą płynnością ludzkiej dłoni. Wyobraź sobie trzymanie długopisu i pisanie; czynność ta wymaga skoordynowanego ruchu nadgarstka, łokcia i barku.

W pięcioosiowym odkurzaczu robota opracowanym przez naszego partneraSerwa stawu przedniego przenoszą obciążenie, serwa stawu środkowego sterują ruchem wysuwania, a serwa stopnia końcowego wykonują precyzyjne ruchy. Ten podział pracy przypomina orkiestrę symfoniczną, w której poszczególne instrumenty grają precyzyjnie.

W systemie wieloserwomechanizmowym kontrola czasu jest szczególnie istotna. Mieliśmy kiedyś przypadek, w którym ramię robota drgnęło podczas chwytania jajka. Później odkryliśmy, że było to spowodowane 10-milisekundowym opóźnieniem w reakcji serwomechanizmów nadgarstka i palców. Dzięki poprawie rozkładu sygnału PWM udało nam się osiągnąć idealną synchronizację wszystkich serwomechanizmów, niczym wyszkolony chór. Teraz ten system może płynnie chwytać surowe jajko bez jego rozbicia.

Jak moment obrotowy serwa wpływa na ramię robota?

Można to porównać do uczucia drżenia ręki u człowieka.

Jednak wyższy moment obrotowy nie zawsze oznacza lepszy. Zbyt wysoki moment obrotowy zwiększa zużycie energii i może również prowadzić do powstawania konstrukcji o dużych gabarytach. Serwomechanizmy, które zaprojektowaliśmy dla robotów stacjonarnych, mogą…umożliwia wykonywanie najbardziej delikatnych operacji z momentem obrotowym 6,3 kgf.cmKluczem jest dopasowanie momentu obrotowego do wymagań obciążenia ramienia robota, podobnie jak przy wyborze silnika samochodowego nie zawsze trzeba dążyć do maksymalnej mocy.

Jak wybrać model serwomechanizmu ramienia robota

Wybierając model serwomechanizmu, należy wziąć pod uwagę scenariusz pracy robota. W przypadku aplikacji wymagających częstego uruchamiania i zatrzymywania zaleca się serwomechanizm cyfrowy z funkcją hamowania. W jednym z przypadków, z którymi się zetknęliśmy, dotyczyła zautomatyzowanej linii produkcyjnej, która wymagała…ramię robota umożliwiające wykonywanie 20 precyzyjnych zatrzymań na minutęKonwencjonalne serwomechanizmy analogowe byłyby narażone na błędy kumulacyjne, natomiast serwomechanizmy cyfrowe, dzięki wyższej częstotliwości odświeżania, doskonale radzą sobie z tym problemem.

Dopasowanie wymiarów jest również kluczowe. W przeszłości niektórzy klienci umieszczali standardowe serwomechanizmy w kompaktowych ramionach robotycznych, co skutkowało słabym odprowadzaniem ciepła. W związku z tym opracowaliśmy specjalnie zaprojektowany serwomechanizm chwytaka o średnicy 26 mm, który jest o 40% mniejszy, a jednocześnie utrzymuje moment obrotowy 3 kg·cm. To jak szycie odzieży na miarę ramienia robota – musi umożliwiać swobodę ruchu, ale nie być zbyt luźna.

Jakie są różnice w protokołach sterowania serwomechanizmami?

Protokół PWM, podobnie jak w przypadku sygnału z dudnieniem, przesyła polecenia za pomocą szerokości impulsu, podczas gdy protokół szeregowy TTL, podobnie jak rozmowa, może przesyłać bardziej złożone parametry. W laboratorium DSPOWER często porównujemy te dwa protokoły.

PWM nadaje się do prostego sterowania punkt-punkt, np. włączania i wyłączania światła,TTL może jednocześnie uzyskać wiele sygnałów sprzężenia zwrotnego, takich jak położenie, temperatura i prąd.

Obecnie coraz więcej ramion robotycznych korzysta z protokołów hybrydowych, takich jak nasz projekt bionicznego ramienia robota. Podstawowe ruchy wykorzystują sterowanie PWM, aby zapewnić wydajność w czasie rzeczywistym, a precyzyjne dostrajanie za pomocą TTL umożliwia transmisję szczegółowych parametrów.

To jak jazda samochodem, gdzie do kontrolowania prędkości trzeba używać pedałów, a do monitorowania stanu – deski rozdzielczej. Ta elastyczna konfiguracja pozwala ramionom robota dostosowywać się do coraz bardziej złożonych środowisk pracy.

Jak poprawić dokładność sterowania serwomechanizmem

Poprawa dokładności wymaga zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. W sprzęcie używamy precyzyjnie obrobionych kół zębatych o średnicy 0,1 mm, aby zmniejszyć luz przekładni. Klient zgłosiłtrwałe 2-milimetrowe drgania na końcu ramienia robotaPo przeprowadzeniu dochodzenia ustaliliśmy, że przyczyną był luz między zazębieniami.

Problem został rozwiązany poprzez zastąpienie kół zębatych przekładnią śrubową. Działa to podobnie jak mechanizm zegarka: dokładność każdego koła zębatego wpływa na ogólny pomiar czasu.

Równie kluczowe jest oprogramowanie. Nasz system antywstrząsowy przewiduje bezwładność ruchu ramienia robota i kompensuje ją z wyprzedzeniem. Na przykład, podczas awaryjnego hamowania, generuje on odwrotny sygnał precyzyjnego dostrajania, aby wyeliminować przekroczenie prędkości spowodowane bezwładnością, podobnie jak doświadczony kierowca delikatnie naciska pedał hamulca, aby zapewnić płynne i bezproblemowe hamowanie.