विभिन्न रोबोट जोड़ों की आवश्यकताओं के अनुसार सर्वो मोटर्स को कैसे अनुकूलित किया जाए?

रोबोट जोड़ों के मुख्य प्रेरक घटक के रूप में, सर्वो मोटर्स के मापदंडों का चयन और मिलान करते समय विभिन्न रोबोट जोड़ों (आधार जोड़, भुजा जोड़, एंड इफेक्टर जोड़) की किन विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए? मापदंडों के अनुकूलन के माध्यम से संयुक्त गति की सटीकता और गतिशील प्रदर्शन के बीच संतुलन कैसे प्राप्त किया जा सकता है?

I. सर्वो मोटर अनुकूलन का मूल सिद्धांत: विभिन्न संयुक्त आवश्यकताओं के साथ संरेखण

औद्योगिक रोबोट और सहयोगी रोबोट जैसे विभिन्न रोबोटों के जोड़ों को चलाने के लिए सर्वो मोटर सबसे पसंदीदा विकल्प हैं, क्योंकि इनमें उच्च परिशुद्धता, तीव्र प्रतिक्रिया और उच्च टॉर्क घनत्व जैसे गुण होते हैं। रोबोट के विभिन्न जोड़ों की कार्यात्मक स्थिति, बल वहन करने की क्षमता और गति संबंधी आवश्यकताओं में महत्वपूर्ण अंतर होते हैं। इसलिए, चयन और पैरामीटर मिलान विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए, और सटीकता और शक्ति के बीच के विरोधाभास को दूर करने के लिए पैरामीटरों को अनुकूलित किया जाना चाहिए, जिससे रोबोट की समग्र परिचालन स्थिरता सुनिश्चित हो सके।

II. संयुक्त-विशिष्ट चयन रणनीति: मोटर विशेषताओं का मुख्य आवश्यकताओं के साथ मिलान

सबसे पहले, विभिन्न जोड़ों की विशेषताओं के आधार पर चयन के लिए मुख्य आवश्यकताओं को स्पष्ट करना आवश्यक है। रोबोट के भार वहन करने वाले आधार के रूप में, आधार जोड़ पूरी मशीन का भार और भुजा के विस्तार के बाद भार टॉर्क वहन करता है। इसकी मुख्य आवश्यकताएं उच्च टॉर्क और उच्च स्थिरता हैं, जबकि घूर्णी गति की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत कम होती हैं। आधार जोड़ के लिए सर्वो मोटर का चयन करते समय, रेटेड टॉर्क, पीक टॉर्क और निरंतर कार्य समय को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। आमतौर पर, उच्च रेटेड टॉर्क और उच्च रोटर जड़त्व आघूर्ण वाली सर्वो मोटर का चयन किया जाता है, जिसे टॉर्क आउटपुट बढ़ाने के लिए एक सटीक प्लेनेटरी रिड्यूसर के साथ जोड़ा जाता है। साथ ही, स्टार्टअप या भार वहन के दौरान स्टेप लॉस से बचने के लिए मोटर स्टॉल टॉर्क की जांच करना आवश्यक है। भुजा जोड़ रोबोट के अभिविन्यास समायोजन और सीमा गति के लिए जिम्मेदार है, जिसके लिए टॉर्क और लचीलेपन के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है। इसकी गति प्रक्षेपवक्र अधिकतर परिवर्तनीय त्वरण और परिवर्तनीय भार मोड में होती है। भुजा जोड़ के लिए मोटर का चयन करते समय, गतिशील प्रतिक्रिया गति, जड़त्व आघूर्ण मिलान और ओवरलोड क्षमता जैसे मुख्य विचारणीय बिंदु होते हैं। यह सलाह दी जाती है कि कम रोटर जड़त्व आघूर्ण और उत्कृष्ट त्वरण क्षमता वाले सर्वो मोटर का चयन किया जाए ताकि जोड़ नियंत्रण आदेशों का शीघ्रता से पालन कर सके। साथ ही, टॉर्क आउटपुट और गति लचीलेपन को संतुलित करने के लिए रिड्यूसर के संचरण अनुपात को अनुकूलित किया जाना चाहिए। एंड इफेक्टर जोड़ (जैसे ग्रिपर या वेल्डिंग टॉर्च का ड्राइविंग जोड़) मुख्य रूप से उच्च परिशुद्धता स्थिति निर्धारण और कम भार के साथ तीव्र गति पर केंद्रित होता है, जिसमें कम टॉर्क की आवश्यकता होती है, लेकिन स्थिति सटीकता, दोहराव स्थिति निर्धारण सटीकता और कम गति स्थिरता की आवश्यकता अत्यंत उच्च होती है। इस जोड़ के लिए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर (कम से कम 23 बिट की सटीकता के साथ) वाले कम शक्ति वाले सर्वो मोटर को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। इसके अतिरिक्त, कम गति पर होने वाले कंपन से संचालन सटीकता प्रभावित न हो, इसके लिए मोटर के कम गति पर रेंगने की क्षमता को अनुकूलित किया जाना चाहिए।

III. पैरामीटर अनुकूलन पथ: सटीकता और गतिशील प्रदर्शन के बीच गतिशील संतुलन प्राप्त करना

दूसरे, प्रमुख मापदंडों के अनुकूलन के माध्यम से सटीकता और गतिशील प्रदर्शन के बीच संतुलन प्राप्त करने में तीन आयाम शामिल हैं। पहला, जड़त्व आघूर्ण मिलान का अनुकूलन। मोटर रोटर के जड़त्व आघूर्ण और भार के जड़त्व आघूर्ण का अनुपात जोड़ की प्रतिक्रिया गति और नियंत्रण सटीकता को सीधे प्रभावित करता है, और विभिन्न जोड़ों के लिए मिलान अनुपात अलग-अलग निर्धारित किया जाना चाहिए: उच्च भार जड़त्व आघूर्ण वाले आधार जोड़ों के लिए, अनुपात को 1:5 से 1:10 तक नियंत्रित किया जा सकता है; प्रतिक्रिया और स्थिरता के बीच संतुलन की आवश्यकता वाले भुजा जोड़ों के लिए, अनुपात 1:3 से 1:5 तक अनुशंसित है; कम भार जड़त्व आघूर्ण वाले अंतिम जोड़ों के लिए, अनुपात 1:1 से 1:3 तक होना चाहिए। उचित मिलान जड़त्वीय प्रभाव को कम करता है और नियंत्रण स्थिरता में सुधार करता है। दूसरा, टॉर्क और घूर्णी गति मापदंडों का सहयोगात्मक अनुकूलन। जोड़ की गति प्रक्षेपवक्र के आधार पर पीक लोड टॉर्क और रेटेड लोड टॉर्क की गणना करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि मोटर का पीक टॉर्क तात्कालिक प्रभाव भार को कवर कर सके और रेटेड टॉर्क निरंतर कार्य आवश्यकताओं को पूरा करे। इस बीच, घूर्णन गति को संयुक्त गति के अनुरूप समायोजित करें: आधार जोड़ की घूर्णन गति 50~200r/min, भुजा जोड़ की 200~500r/min और अंतिम जोड़ की 500~1500r/min तक निर्धारित करें, जिससे अत्यधिक उच्च गति के कारण बिजली की बर्बादी या अत्यधिक कम गति के कारण परिचालन दक्षता में कमी से बचा जा सके। तीसरा, नियंत्रण मापदंडों का अंशांकन। सर्वो ड्राइवर के गेन समायोजन और फ़िल्टर पैरामीटर सेटिंग के माध्यम से गतिशील प्रदर्शन को अनुकूलित करें। उच्च परिशुद्धता आवश्यकताओं वाले अंतिम जोड़ों के लिए, स्थिति सटीकता में सुधार के लिए स्थिति लूप गेन बढ़ाएँ और कंपन को कम करने के लिए कम गति स्मूथिंग फ़ंक्शन को सक्षम करें। उच्च बिजली आवश्यकताओं वाले आधार जोड़ों के लिए, लोड व्यवधान-विरोधी क्षमता को बढ़ाने के लिए स्थिति लूप गेन को उचित रूप से कम करें और गति लूप गेन को बढ़ाएँ, जिससे सटीकता और बिजली के बीच गतिशील संतुलन प्राप्त हो सके।

IV. सहायक अनुकूलन बिंदु: पर्यावरणीय और सहयोगात्मक अनुकूलता पर विचार करना

इसके अलावा, चयन करते समय पर्यावरणीय अनुकूलता और विश्वसनीयता पर भी विचार किया जाना चाहिए। औद्योगिक रोबोट धूल और कंपन वाले वातावरण में काम कर सकते हैं, इसलिए IP65 या उससे अधिक सुरक्षा स्तर और मजबूत कंपन प्रतिरोध वाले सर्वो मोटर्स का चयन किया जाना चाहिए। सहयोगी रोबोटों के लिए, सुरक्षा एक महत्वपूर्ण पहलू है, इसलिए कम जड़त्व वाले सर्वो मोटर्स जिनमें तीव्र ब्रेकिंग की सुविधा हो, उन्हें अपनाया जाना चाहिए, साथ ही ओवरलोड सुरक्षा के लिए टॉर्क डिटेक्शन मॉड्यूल का उपयोग किया जाना चाहिए। साथ ही, मोटर, रिड्यूसर और एनकोडर का सहयोगात्मक अनुकूलन महत्वपूर्ण है। तीनों के बीच पैरामीटर अनुकूलता सुनिश्चित करना और विभिन्न रोबोट जोड़ों की अलग-अलग कार्य आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एकीकृत डिबगिंग के माध्यम से गति सटीकता और गतिशील प्रदर्शन को और बेहतर बनाना आवश्यक है।

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