Russian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Какие характеристики различных шарниров робота (шарниры основания, шарниры манипулятора, шарниры концевого эффектора), являющихся ключевыми элементами привода, следует учитывать при выборе и согласовании параметров сервомоторов? Как достичь баланса между точностью движения шарниров и динамическими характеристиками за счет оптимизации параметров?
I. Основной принцип адаптации сервомотора: согласование с дифференцированными требованиями к суставам.
Сервомоторы являются предпочтительным выбором для привода шарниров различных роботов, таких как промышленные роботы и коллаборативные роботы, благодаря своим преимуществам: высокой точности, быстрому отклику и высокой плотности крутящего момента. Различные шарниры роботов имеют существенные различия в функциональном позиционировании, условиях приложения силы и требованиях к перемещению. Поэтому выбор и подбор параметров должны быть адаптированы к конкретным потребностям, а параметры должны быть оптимизированы для разрешения противоречия между точностью и мощностью, обеспечивая общую эксплуатационную стабильность робота.
II. Стратегия выбора, учитывающая особенности суставов: сопоставление двигательных характеристик с основными требованиями.
Во-первых, необходимо уточнить основные требования к выбору, исходя из характеристик различных шарниров. Шарнир основания, являясь несущей основой робота, несет вес всей машины и крутящий момент после выдвижения манипулятора. Его основные требования — высокий крутящий момент и высокая стабильность при относительно низких требованиях к скорости вращения. При выборе серводвигателя для шарнира основания приоритет следует отдавать номинальному крутящему моменту, пиковому крутящему моменту и времени непрерывной работы. Как правило, выбирается серводвигатель с большим номинальным крутящим моментом и большим моментом инерции ротора, в сочетании с прецизионным планетарным редуктором для повышения выходного крутящего момента. При этом необходимо проверить момент заклинивания двигателя, чтобы избежать потери шага при запуске или нагрузке. Шарнир манипулятора отвечает за регулировку положения и диапазон движения робота, требуя баланса между крутящим моментом и гибкостью. Его траектория движения в основном осуществляется в режимах переменного ускорения и переменной нагрузки. При выборе двигателя для шарнира манипулятора ключевыми факторами являются скорость динамического отклика, соответствие момента инерции и перегрузочная способность. Рекомендуется выбирать серводвигатель с малым моментом инерции ротора и отличными характеристиками ускорения, чтобы обеспечить быстрое выполнение управляющих команд шарниром. При этом передаточное отношение редуктора должно быть оптимизировано для баланса крутящего момента и гибкости движения. Шарнир концевого захвата (например, приводной шарнир захвата или сварочной горелки) в основном ориентирован на высокоточное позиционирование и быстрое перемещение при малой нагрузке, с низкими требованиями к крутящему моменту, но чрезвычайно высокими требованиями к точности позиционирования, точности повторного позиционирования и стабильности на низких скоростях. Для этого шарнира следует отдавать предпочтение маломощному серводвигателю с высокоточным энкодером (с точностью не менее 23 бит). Кроме того, необходимо оптимизировать характеристики движения двигателя на низких скоростях, чтобы избежать дрожания на низких скоростях, влияющего на точность работы.
III. Путь оптимизации параметров: Достижение динамического баланса между точностью и динамическими характеристиками.
Во-вторых, достижение баланса между точностью и динамическими характеристиками за счет оптимизации ключевых параметров включает три аспекта. Во-первых, оптимизация согласования моментов инерции. Соотношение момента инерции ротора двигателя к моменту инерции нагрузки напрямую влияет на скорость реакции шарнира и точность управления, и коэффициент согласования должен быть установлен по-разному для разных шарниров: для базовых шарниров с большим моментом инерции нагрузки соотношение можно регулировать в диапазоне 1:5–1:10; для шарниров манипулятора, требующих баланса между скоростью реакции и стабильностью, рекомендуется соотношение 1:3–1:5; для концевых шарниров с малым моментом инерции нагрузки соотношение должно быть 1:1–1:3. Разумное согласование снижает инерционное воздействие и повышает стабильность управления. Во-вторых, совместная оптимизация параметров крутящего момента и скорости вращения. Расчет пикового и номинального крутящего момента нагрузки на основе траектории движения шарнира позволяет обеспечить, чтобы пиковый крутящий момент двигателя покрывал мгновенные ударные нагрузки, а номинальный крутящий момент соответствовал требованиям непрерывной работы. Тем временем, отрегулируйте скорость вращения в соответствии со скоростью движения шарниров: скорость вращения базового шарнира устанавливается на уровне 50–200 об/мин, шарнира манипулятора — на уровне 200–500 об/мин, а скорость вращения концевого шарнира может быть увеличена до 500–1500 об/мин, чтобы избежать потерь мощности из-за чрезмерно высокой скорости или снижения эффективности работы из-за чрезмерно низкой скорости. Третий этап — калибровка параметров управления. Оптимизируйте динамические характеристики путем регулировки усиления и настройки параметров фильтра сервопривода. Для концевых шарниров с высокими требованиями к точности увеличьте усиление контура позиционирования для повышения точности позиционирования и включите функцию сглаживания на низких скоростях для подавления дрожания. Для базовых шарниров с высокими требованиями к мощности соответствующим образом уменьшите усиление контура позиционирования и увеличьте усиление контура скорости для повышения устойчивости к возмущениям нагрузки, достигая динамического баланса между точностью и мощностью.
IV. Дополнительные адаптационные аспекты: учет совместимости с окружающей средой и условиями сотрудничества.
Кроме того, при выборе следует учитывать адаптивность к окружающей среде и надежность. Промышленные роботы могут работать в условиях запыленности и вибрации, поэтому следует выбирать серводвигатели с уровнем защиты IP65 или выше и высокой виброустойчивостью. Для коллаборативных роботов безопасность является ключевым фактором, поэтому следует использовать серводвигатели с низкой инерцией и быстрым торможением в сочетании с модулями обнаружения крутящего момента для обеспечения защиты от перегрузки. При этом крайне важна адаптация двигателя, редуктора и энкодера к условиям работы. Необходимо обеспечить совместимость параметров между тремя компонентами и дополнительно оптимизировать точность движения и динамические характеристики за счет интегрированной отладки, чтобы удовлетворить различные рабочие требования различных шарниров робота.
