Aangezien servomotoren de belangrijkste aandrijfcomponenten van robotgewrichten zijn, op welke eigenschappen van de verschillende robotgewrichten (basisgewrichten, armgewrichten, eindeffectorgewrichten) moet men zich richten bij het selecteren en afstemmen van de parameters? Hoe kan men door middel van parameteroptimalisatie een balans bereiken tussen nauwkeurigheid van de gewrichtsbeweging en dynamische prestaties?
I. Kernprincipe van servomotoraanpassing: afstemming op gedifferentieerde gewrichtseisen
Servomotoren zijn de geprefereerde keuze voor het aandrijven van gewrichten van diverse robots, zoals industriële robots en collaboratieve robots, dankzij hun voordelen van hoge precisie, snelle respons en hoge koppeldichtheid. De gewrichten van verschillende robots verschillen aanzienlijk in functionele positionering, krachtoverbrenging en bewegingsvereisten. Daarom moeten de selectie en parameterafstemming worden afgestemd op de specifieke behoeften, en moeten de parameters worden geoptimaliseerd om de tegenstelling tussen nauwkeurigheid en vermogen op te lossen en de algehele operationele stabiliteit van de robot te waarborgen.
II. Gewrichtsspecifieke selectiestrategie: het afstemmen van motorische kenmerken op de kernvereisten
Allereerst is het noodzakelijk om de kernvereisten voor de selectie te verduidelijken op basis van de kenmerken van de verschillende gewrichten. Het basisgewricht, als dragende basis van de robot, draagt het gewicht van de gehele machine en het koppel na het uitschuiven van de arm. De belangrijkste eisen zijn een hoog koppel en een hoge stabiliteit, met relatief lage eisen aan de rotatiesnelheid. Bij de selectie van een servomotor voor het basisgewricht moet prioriteit worden gegeven aan het nominale koppel, het piekkoppel en de continue werktijd. Over het algemeen wordt een servomotor met een hoog nominaal koppel en een groot rotortraagheidsmoment gekozen, in combinatie met een nauwkeurige planetaire reductiekast om het koppel te verbeteren. Tegelijkertijd moet het blokkeerkoppel van de motor worden gecontroleerd om stapverlies tijdens het opstarten of bij belasting te voorkomen. Het armgewricht is verantwoordelijk voor de houdingsaanpassing en de bewegingsvrijheid van de robot en vereist een balans tussen koppel en flexibiliteit. De bewegingstrajecten verlopen meestal in modi met variabele acceleratie en variabele belasting. Bij de selectie van een motor voor het armgewricht zijn belangrijke overwegingen de dynamische reactiesnelheid, de afstemming van het traagheidsmoment en het overbelastingsvermogen. Het is aan te raden een servomotor te kiezen met een klein rotortraagheidsmoment en uitstekende acceleratieprestaties om ervoor te zorgen dat het gewricht snel op de besturingscommando's kan reageren. Tegelijkertijd moet de overbrengingsverhouding van de reductiekast worden geoptimaliseerd om een balans te vinden tussen koppel en bewegingsflexibiliteit. Het eindeffectorgewricht (zoals het aandrijfgewricht van een grijper of lasbrander) is voornamelijk gericht op zeer nauwkeurige positionering en snelle beweging onder lichte belasting, met lage koppelvereisten maar extreem hoge eisen aan positioneringsnauwkeurigheid, herhaalbaarheid van de positionering en stabiliteit bij lage snelheden. Voor dit gewricht is een servomotor met een laag vermogen en een encoder met hoge resolutie (met een nauwkeurigheid van minimaal 23 bits) aan te bevelen. Bovendien moeten de kruipprestaties van de motor bij lage snelheden worden geoptimaliseerd om trillingen bij lage snelheden die de nauwkeurigheid beïnvloeden te voorkomen.
III. Optimalisatiepad voor parameters: het bereiken van een dynamisch evenwicht tussen nauwkeurigheid en dynamische prestaties
Ten tweede omvat het bereiken van een balans tussen nauwkeurigheid en dynamische prestaties door middel van optimalisatie van de belangrijkste parameters drie dimensies. Ten eerste, optimalisatie van de afstemming van het traagheidsmoment. De verhouding tussen het traagheidsmoment van de motorrotor en het traagheidsmoment van de belasting heeft direct invloed op de reactiesnelheid van het gewricht en de nauwkeurigheid van de besturing. Deze afstemmingsverhouding moet voor verschillende gewrichten verschillend worden ingesteld: voor basisgewrichten met een groot traagheidsmoment van de belasting kan de verhouding worden ingesteld op 1:5 tot 1:10; voor armgewrichten die een balans vereisen tussen reactiesnelheid en stabiliteit, wordt een verhouding van 1:3 tot 1:5 aanbevolen; voor eindgewrichten met een klein traagheidsmoment van de belasting moet de verhouding 1:1 tot 1:3 zijn. Een redelijke afstemming vermindert de traagheidsimpact en verbetert de stabiliteit van de besturing. Ten tweede, gezamenlijke optimalisatie van de koppel- en rotatiesnelheidsparameters. Bereken het piekkoppel en het nominale koppel op basis van het bewegingstraject van het gewricht om ervoor te zorgen dat het piekkoppel van de motor de momentane piekbelastingen kan opvangen en dat het nominale koppel voldoet aan de eisen voor continu bedrijf. Intussen moet de rotatiesnelheid worden aangepast aan de bewegingssnelheid van de gewrichten: de rotatiesnelheid van het basisgewricht wordt ingesteld op 50-200 tpm, die van het armgewricht op 200-500 tpm en die van het eindgewricht kan worden verhoogd tot 500-1500 tpm. Dit voorkomt energieverspilling door een te hoge snelheid of een verminderde efficiëntie door een te lage snelheid. Ten derde, kalibratie van de regelparameters. Optimaliseer de dynamische prestaties door de versterking aan te passen en de filterparameters van de servodriver in te stellen. Voor eindgewrichten met hoge precisie-eisen verhoogt u de positielusversterking om de positioneringsnauwkeurigheid te verbeteren en activeert u de functie voor het gladmaken van lage snelheden om trillingen te onderdrukken. Voor basisgewrichten met een hoog vermogen verlaagt u de positielusversterking en verhoogt u de snelheidslusversterking om de weerstand tegen belastingverstoringen te verbeteren en zo een dynamisch evenwicht tussen nauwkeurigheid en vermogen te bereiken.
IV. Aanvullende aanpassingspunten: rekening houden met milieu- en samenwerkingscompatibiliteit
Daarnaast moet bij de selectie rekening worden gehouden met omgevingsaanpassingsvermogen en betrouwbaarheid. Industriële robots kunnen werken in stoffige en trillende omgevingen, dus servomotoren met een beschermingsklasse van IP65 of hoger en een hoge trillingsbestendigheid moeten worden geselecteerd. Voor collaboratieve robots is veiligheid een cruciale factor, daarom moeten servomotoren met een lage inertie en snelle remwerking worden gebruikt, in combinatie met koppeldetectiemodules voor overbelastingsbeveiliging. Tegelijkertijd is de samenwerking tussen de motor, de reductiekast en de encoder essentieel. Het is noodzakelijk om parametercompatibiliteit tussen de drie te garanderen en de bewegingsnauwkeurigheid en dynamische prestaties verder te optimaliseren door middel van geïntegreerde debugging om te voldoen aan de uiteenlopende werkvereisten van de verschillende robotgewrichten.



