คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของระบบขับเคลื่อนและควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

I. การกำหนดค่าจลนศาสตร์ทั่วไป

1. แขนปฏิบัติการคาร์ทีเซียน

ข้อดี: เข้าใจง่ายผ่านการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ง่ายต่อการบรรลุความแม่นยำสูง ข้อเสีย : ขัดขวางการทำงานและครอบคลุมพื้นที่กว้าง เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ การซีลไม่ดี

การเชื่อม การขนย้าย การขนถ่าย การบรรจุ การวางบนพาเลท การขนออกจากพาเลท การทดสอบ การตรวจจับข้อบกพร่อง การเรียงลำดับ การประกอบ การติดฉลาก การฉีดพ่น การทำเครื่องหมาย การพ่น (การเลียนแบบแบบอ่อน) การติดตามเป้าหมาย การระเบิด และชุดของงาน

2 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับหลาย- สายพันธุ์ ดังนั้นชุดการปฏิบัติงานที่ยืดหยุ่นเพื่อความมั่นคง ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ ปรับปรุงผลิตภาพแรงงาน ปรับปรุงสภาพแรงงาน และการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วจึงมีบทบาทสำคัญมาก

2. แขนกลแบบบานพับ (แบบประกบ)

ข้อต่อของหุ่นยนต์แบบมีข้อต่อหมุนได้ทั้งหมด คล้ายกับแขนมนุษย์ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่พบบ่อยที่สุดในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ช่วงการทำงานมีความซับซ้อนมากขึ้น

1 ชิ้นส่วนยานยนต์ แม่พิมพ์ ชิ้นส่วนโลหะแผ่น ผลิตภัณฑ์พลาสติก อุปกรณ์กีฬา ผลิตภัณฑ์แก้ว เซรามิก การบิน และการตรวจจับและการพัฒนาผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วอื่น ๆ

2 การประกอบตัวถัง การประกอบเครื่องจักรทั่วไป และการควบคุมคุณภาพการผลิตอื่นๆ เช่น การวัดพิกัดสาม- และการตรวจจับข้อผิดพลาด

3 การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของวัตถุโบราณ งานศิลปะ ประติมากรรม การสร้างแบบจำลองตัวการ์ตูน ผลิตภัณฑ์ภาพบุคคล ฯลฯ

④ ที่-การวัดและการตรวจสอบรถยนต์ทั้งคันที่ไซต์งาน

⑤ การวัดรูปร่างของมนุษย์ การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น โครงกระดูก การผลิตรูปร่างของมนุษย์ และการทำศัลยกรรมพลาสติกทางการแพทย์

3.แขนปฏิบัติการสการ่า

หุ่นยนต์ SCARA มักใช้ในการประกอบชิ้นส่วน คุณลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือการเคลื่อนที่ในระนาบ x-y มีความยืดหยุ่นสูง ในขณะที่ตามแนวแกน z- มีความแข็งแกร่งสูง ดังนั้นจึงมีความยืดหยุ่นในการเลือก หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้รับการใช้งานที่ดีในการประกอบชิ้นส่วน

1.ใช้กันอย่างแพร่หลายในการประกอบแผงวงจรพิมพ์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

2 การเคลื่อนย้าย หยิบ และวางวัตถุ เช่น แผงวงจรรวม ฯลฯ

3.ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลาสติก อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมยา และอุตสาหกรรมอาหาร

④ งานเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนและงานประกอบ

​

4. แขนปฏิบัติการประเภทพิกัดทรงกลม

ลักษณะเฉพาะ: ช่วงการทำงานใกล้กับโครงยึดตรงกลางมีขนาดใหญ่ ไดรฟ์แบบหมุนสองตัวนั้นปิดผนึกได้ง่ายและครอบคลุมพื้นที่ทำงานขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม พิกัดมีความซับซ้อน ควบคุมได้ยาก และมีปัญหาในการซีลกับระบบขับเคลื่อนเชิงเส้นตรง

​

5. แขนปฏิบัติการชนิดพิกัดพื้นผิวทรงกระบอก

 

ข้อดี: และการคำนวณอย่างง่าย ส่วนเชิงเส้นสามารถขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิกสามารถส่งออกพลังงานจำนวนมาก สามารถเข้าถึงภายในเครื่องประเภทคาวิตี้ได้ ข้อเสีย: แขนสามารถเข้าถึงพื้นที่มีจำกัด ไม่สามารถเข้าถึงพื้นที่ใกล้เสาหรือใกล้พื้นดินได้ ส่วนไดรฟ์เชิงเส้นนั้นปิดผนึกยากและกันฝุ่น งานแขนหลังไม่สามารถเข้าถึงพื้นที่ใกล้เสาหรือใกล้พื้นได้

ส่วนไดรฟ์เชิงเส้นนั้นปิดผนึกและกันฝุ่นได้ยาก เมื่อแขนด้านหลังทำงาน ปลายแขนด้านหลังจะสัมผัสกับวัตถุอื่นที่อยู่ในระยะการทำงาน

6. สถาบันที่ซ้ำซ้อน

โดยปกติแล้ว การวางตำแหน่งเชิงพื้นที่จำเป็นต้องใช้ความอิสระ 6 องศา และการใช้ข้อต่อเพิ่มเติมสามารถช่วยให้กลไกหลีกเลี่ยงรูปร่างบิตคี่ได้ รูปภาพด้านล่างแสดงรูปร่างตำแหน่งแขนกลอิสระ 7-องศา-

​

7. โครงสร้างวงปิด-

โครงสร้างวงปิด-สามารถปรับปรุงความแข็งของกลไกได้ แต่จะลดช่วงของการเคลื่อนไหวของข้อต่อ และพื้นที่ทำงานก็ลดลงบ้าง

1 เครื่องจำลองการเคลื่อนไหว

2. เครื่องมือกลแบบขนาน

3 หุ่นยนต์ไมโครจัดการ;

④ เซ็นเซอร์แรง

⑤ หุ่นยนต์จัดการเซลล์ในวิศวกรรมชีวการแพทย์ การฉีดเซลล์และการแบ่งเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้

⑥ หุ่นยนต์ผ่าตัดขนาดเล็ก

⑦ อุปกรณ์ปรับทัศนคติสำหรับกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์วิทยุขนาดใหญ่

⑧ อุปกรณ์ไฮบริด เช่น Tricept hybrid manipulator module ของ SMT เป็นตัวอย่างที่ประสบความสำเร็จของการออกแบบโมดูลาร์โดยใช้หน่วยกลไกแบบขนาน

ครั้งที่สอง พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของหุ่นยนต์

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของหุ่นยนต์สะท้อนถึงงานที่หุ่นยนต์สามารถทำได้ด้วยประสิทธิภาพการทำงานสูงสุดและอื่นๆ จะต้องคำนึงถึงการออกแบบและการใช้งานของหุ่นยนต์ พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักของหุ่นยนต์คือ ระดับความอิสระ ความละเอียด พื้นที่ทำงาน ความเร็วในการทำงาน ปริมาณงาน และอื่นๆ

1. ระดับความเป็นอิสระ

หุ่นยนต์มีจำนวนการเคลื่อนที่ของแกนพิกัดอิสระ ระดับความอิสระของหุ่นยนต์คือจำนวนพารามิเตอร์การเคลื่อนไหวอิสระที่จำเป็นในการกำหนดตำแหน่งและทัศนคติของมือหุ่นยนต์ในอวกาศ โดยทั่วไปจะไม่รวมการเปิดและปิดของนิ้ว และระดับความเป็นอิสระของข้อต่อนิ้ว... จำนวนองศาความเป็นอิสระของหุ่นยนต์โดยทั่วไปจะเท่ากับจำนวนข้อต่อ จำนวนระดับความเป็นอิสระที่ใช้กันทั่วไปในหุ่นยนต์โดยทั่วไปจะไม่เกิน 5 ถึง 6

2. ข้อต่อ (Joint)

นั่นคือรองการเคลื่อนไหวช่วยให้แขนหุ่นยนต์มีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กันระหว่างสถาบัน
 

3. พื้นที่ทำงาน

พื้นที่ทั้งหมดสามารถเข้าถึงได้โดยแขนหุ่นยนต์หรือจุดยึดด้วยมือ รูปร่างของมันขึ้นอยู่กับจำนวนองศาอิสระของหุ่นยนต์ รวมถึงประเภทและการกำหนดค่าของข้อต่อการเคลื่อนไหวแต่ละอัน พื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์มักจะแสดงด้วยวิธีการทั้งแบบกราฟิกและการวิเคราะห์

4. ความเร็วในการทำงาน

หุ่นยนต์ในสภาวะโหลดการทำงาน กระบวนการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ศูนย์กลางของอินเทอร์เฟซทางกลหรือศูนย์กลางของเครื่องมือในหน่วยเวลาของระยะทางที่เคลื่อนที่หรือมุมการหมุน

5.ภาระงาน

หมายถึงหุ่นยนต์ในตำแหน่งใดๆ ภายในช่วงการทำงานของโหลดสูงสุดที่สามารถทนต่อได้ โดยทั่วไปแสดงในรูปของมวล โมเมนต์ โมเมนต์ความเฉื่อย นอกจากนี้ ความเร็วในการทำงาน ขนาดและทิศทางความเร่ง ข้อกำหนดทั่วไปของการทำงานที่ความเร็วสูง-สามารถเข้าใจน้ำหนักของชิ้นงานเป็นตัวบ่งชี้ความสามารถในการรับน้ำหนัก

6. ความละเอียด

สามารถรับรู้ระยะการเคลื่อนที่ขั้นต่ำหรือมุมการหมุนขั้นต่ำ

7.ความแม่นยำ

การทำซ้ำหรือความแม่นยำของตำแหน่งซ้ำ: หมายถึงระดับความแตกต่างระหว่างหุ่นยนต์ซ้ำ ๆ ถึงตำแหน่งเป้าหมายที่แน่นอน หรือในตำแหน่งคำสั่งเดียวกัน หุ่นยนต์ยังคงทำซ้ำหลายครั้งตามการกระจายตัวของตำแหน่ง เป็นการวัดความหนาแน่นของคอลัมน์ของค่าความผิดพลาด ซึ่งก็คือระดับของความสามารถในการทำซ้ำ

III. หุ่นยนต์ใช้วัสดุทั่วไป

(1) เหล็กโครงสร้างคาร์บอนและเหล็กโครงสร้างโลหะผสม วัสดุเหล่านี้มีความแข็งแรงที่ดี โดยเฉพาะเหล็กโครงสร้างโลหะผสม มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 4 ถึง 5 เท่า โมดูลัสความยืดหยุ่น E มีขนาดใหญ่ ทนทานต่อการเปลี่ยนรูปได้ดี เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

(2) อลูมิเนียม อลูมิเนียมอัลลอยด์ และวัสดุโลหะผสมเบาอื่น ๆ ลักษณะทั่วไปของวัสดุเหล่านี้คือน้ำหนักเบา โมดูลัสความยืดหยุ่น E ไม่มาก แต่ความหนาแน่นของวัสดุมีขนาดเล็ก ดังนั้นอัตราส่วนของ E / ρ ยังคงสามารถเปรียบเทียบได้กับเหล็ก อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่หายากบางชนิดได้รับการปรับปรุงคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น เช่น การเพิ่มโลหะผสมลิเธียมอลูมิเนียม 3.2% (เปอร์เซ็นต์น้ำหนัก) โมดูลัสความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้น 14% อัตราส่วน E / ρ เพิ่มขึ้น 16%

3) โลหะผสม-เสริมใยแก้ว โลหะผสมเหล่านี้ เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียมเสริมใยโบรอน-อะลูมิเนียมผสมเสริมแรงและเส้นใยกราไฟต์-โลหะผสมแมกนีเซียมเสริมแรง มีอัตราส่วน E/ρ เท่ากับ 11.4 × 107 และ 8.9 × 107 ตามลำดับ วัสดุโลหะเสริมเส้นใย-เหล่านี้มีอัตราส่วน E/ρ สูงมาก แต่ก็มีราคาแพง

(4) เซรามิก วัสดุเซรามิกมีคุณสมบัติที่ดี แต่เปราะและไม่ง่ายในการประมวลผล ญี่ปุ่นได้พยายามผลิตตัวอย่างแขนหุ่นยนต์เซรามิกที่ใช้ในหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูง-

(5) คอมโพสิตเสริมไฟเบอร์- วัสดุเหล่านี้มีอัตราส่วน E/ρ ที่ดีเยี่ยม และยังมีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นอย่างมากจากการหน่วงขนาดใหญ่ วัสดุโลหะทั่วไปไม่สามารถมีการหน่วงขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นจึงมีตัวอย่างวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ในหุ่นยนต์ความเร็วสูง-เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

6) วัสดุหน่วงขนาดใหญ่แบบยืดหยุ่นหนืด การเพิ่มการหน่วงของชิ้นส่วนเชื่อมต่อหุ่นยนต์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงลักษณะไดนามิกของหุ่นยนต์ มีหลายวิธีในการเพิ่มการหน่วงของวัสดุโครงสร้าง หนึ่งในวิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับหุ่นยนต์คือการใช้วัสดุหน่วงขนาดใหญ่แบบยืดหยุ่นหนืดสำหรับสมาชิกดั้งเดิมของการบำบัดการหน่วงของชั้นข้อจำกัด
 

IV. โครงสร้างหุ่นยนต์หลัก
 

(i) การขับเคลื่อนด้วยหุ่นยนต์

แนวคิด: เพื่อให้หุ่นยนต์วิ่งได้ ความต้องการแต่ละข้อต่อซึ่งมีระดับความอิสระในการเคลื่อนที่แต่ละระดับในการวางอุปกรณ์ส่งสัญญาณ บทบาท: เพื่อให้ทุกส่วนของหุ่นยนต์ ข้อต่อของการกระทำของผู้เสนอญัตติสำคัญ

ระบบขับเคลื่อน: สามารถเป็นไดรฟ์ไฮดรอลิก ไดรฟ์นิวแมติก ไดรฟ์ไฟฟ้า หรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้นำไปใช้กับระบบรวม สามารถขับเคลื่อนโดยตรงหรือโดยอ้อมผ่านสายพานซิงโครนัส โซ่ ระบบล้อ เกียร์ฮาร์มอนิก และสถาบันส่งกำลังทางกลอื่น ๆ

1. ไดรฟ์ไฟฟ้า

พลังงานของอุปกรณ์ขับเคลื่อนไฟฟ้านั้นง่าย ช่วงการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ประสิทธิภาพสูง ความเร็ว และความแม่นยำของตำแหน่งนั้นสูงมาก แต่พวกมันเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ชะลอความเร็วมากกว่าการขับตรงนั้นยากกว่า

ไดรฟ์ไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นไดรฟ์เซอร์โวมอเตอร์กระแสตรง (DC) กระแสสลับ (AC) และไดรฟ์สเต็ปปิ้งมอเตอร์ แปรงเซอร์โวมอเตอร์กระแสตรงมีแนวโน้มที่จะสึกหรอและมีแนวโน้มที่จะเกิดประกายไฟ มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ สเต็ปปิ้งมอเตอร์ไดรฟ์ส่วนใหญ่จะเป็นการควบคุมลูป-แบบเปิด การควบคุมที่เรียบง่ายแต่มีกำลังไม่มาก ส่วนใหญ่ใช้สำหรับระบบหุ่นยนต์กำลังขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูง-

ควรทำการตรวจสอบต่อไปนี้ก่อนที่จะใช้พลังงานไฟฟ้า:

(1) แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟมีความเหมาะสมหรือไม่ (แรงดันไฟฟ้าเกินมีแนวโน้มที่จะทำให้โมดูลไดรฟ์เสียหาย) สำหรับอินพุต DC + / - จะต้องไม่ต่อขั้วผิด ให้ขับประเภทมอเตอร์บนคอนโทรลเลอร์หรือค่าการตั้งค่ากระแสไฟให้เหมาะสม (ตอนเริ่มต้นไม่ใหญ่เกินไป)

(2) เชื่อมต่อสายสัญญาณควบคุมอย่างแน่นหนา ไซต์อุตสาหกรรมควรพิจารณาการป้องกัน (เช่น การใช้สายเคเบิลตีเกลียว-)

(3) ไม่ต้องเริ่มต้องต่อสายไฟทั้งหมด เชื่อมต่อเฉพาะระบบพื้นฐานที่สุด ทำงานได้ดี แล้วค่อยๆ เชื่อมต่อ

4) อย่าลืมหาวิธีต่อสายดิน หรือใช้อากาศลอยโดยไม่ต้องเชื่อมต่อ

(5) เริ่มทำงานครึ่งชั่วโมงเพื่อสังเกตสถานะของมอเตอร์อย่างใกล้ชิด เช่น การเคลื่อนไหวเป็นปกติหรือไม่ เสียงและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น พบว่าปัญหาปิดตัวลงทันทีเพื่อปรับ

2. ไดรฟ์ไฮดรอลิก

ผ่านกระบอกสูบและลูกสูบที่มีความแม่นยำสูง{0}}เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์ ผ่านการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของกระบอกสูบและก้านลูกสูบเพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้น

ข้อดี: กำลังสูง สามารถกำจัดอุปกรณ์ชะลอความเร็วที่เชื่อมต่อโดยตรงกับแกนขับเคลื่อน โครงสร้างกะทัดรัด ความแข็งแกร่งที่ดี การตอบสนองที่รวดเร็ว เซอร์โวไดรฟ์ที่มีความแม่นยำสูง

ข้อเสีย: ความต้องการแหล่งจ่ายไฮดรอลิกเพิ่มเติม ทำให้เกิดของเหลวรั่วไหลได้ง่าย ไม่เหมาะสำหรับโอกาสที่มีอุณหภูมิสูงและต่ำ ดังนั้นในปัจจุบันระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกจึงใช้สำหรับระบบหุ่นยนต์กำลังสูง-เป็นพิเศษ

เลือกน้ำมันไฮดรอลิกที่เหมาะสม ป้องกันของแข็งเจือปนปะปนเข้าสู่ระบบไฮดรอลิก ป้องกันอากาศและน้ำบุกรุกระบบไฮดรอลิก การดำเนินการทางกลควรมีความนุ่มนวลและราบรื่น การดำเนินการทางกลควรหลีกเลี่ยงความหยาบ มิฉะนั้นจะทำให้เกิดแรงกระแทกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นความล้มเหลวทางกลบ่อยครั้งทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก ให้ความสนใจกับเสียงคาวิเทชั่นและเสียงล้น การทำงานควรคำนึงถึงเสียงของปั๊มไฮดรอลิกและวาล์วระบายเสมอ หากเสียง "คาวิเทชั่น" ของปั๊มไฮดรอลิกหลังจากไอเสียไม่สามารถกำจัดได้ ควรระบุเพื่อกำจัดสาเหตุของความล้มเหลวก่อนใช้งาน รักษาอุณหภูมิน้ำมันให้เหมาะสม โดยทั่วไปอุณหภูมิการทำงานของระบบไฮดรอลิกจะถูกควบคุมระหว่าง 30 ~ 80 องศาตามความเหมาะสม

3. ขับเคลื่อนด้วยลม

โครงสร้างการขับเคลื่อนแบบนิวแมติกที่เรียบง่าย สะอาด ละเอียดอ่อน พร้อมเอฟเฟกต์บัฟเฟอร์. . อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกแล้ว กำลังน้อยกว่า มีความแข็งต่ำ มีเสียงรบกวน ความเร็วควบคุมได้ไม่ง่าย ดังนั้น ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับหุ่นยนต์ควบคุมจุดที่มีความแม่นยำต่ำ

(1) มีความเร็วที่รวดเร็ว โครงสร้างระบบที่เรียบง่าย บำรุงรักษาง่าย ราคาถูกและอื่นๆ เหมาะสำหรับใช้ในหุ่นยนต์โหลดขนาดกลางและขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะรับรู้ถึงการควบคุมเซอร์โว ส่วนใหญ่จะใช้ในหุ่นยนต์ที่ควบคุมด้วยโปรแกรม- เช่น ในหุ่นยนต์ขนถ่าย ขนถ่าย และปั๊มแสตมป์ ซึ่งมักใช้บ่อยกว่า

(2) ในกรณีส่วนใหญ่ มันถูกใช้ในการรับรู้สอง-ตำแหน่งหรือการควบคุมจุดที่จำกัดของหุ่นยนต์ขนาดกลางและขนาดเล็ก

(3) ปัจจุบันอุปกรณ์ควบคุมส่วนใหญ่เลือกใช้ตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (ตัวควบคุม PLC) ส่วนประกอบลอจิกแบบนิวแมติกสามารถใช้สร้างอุปกรณ์ควบคุมในสถานการณ์ที่ติดไฟและระเบิดได้

(ii) กลไกการส่งผ่านเชิงเส้น

อุปกรณ์ส่งกำลังเป็นส่วนสำคัญของการเชื่อมต่อระหว่างแหล่งพลังงานและการเชื่อมโยงการเคลื่อนที่ ตามรูปแบบของข้อต่อ กลไกการส่งผ่านรูปแบบที่ใช้กันทั่วไปคือการส่งเชิงเส้นและกลไกการส่งกำลังแบบหมุน

การส่งผ่านเชิงเส้นสามารถใช้สำหรับการขับเคลื่อนทิศทาง X, Y, Z ของหุ่นยนต์พิกัดมุมขวา- การขับเคลื่อนในแนวรัศมีและการขับเคลื่อนการยกแนวตั้งของโครงสร้างพิกัดทรงกระบอก และการขับเคลื่อนแบบยืดไสลด์ในแนวรัศมีของโครงสร้างพิกัดลูกปืน

การเคลื่อนที่เชิงเส้นสามารถแปลงจากการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นโดยองค์ประกอบการส่งกำลัง เช่น แร็คแอนด์พิเนียน สกรูและน็อต ฯลฯ หรืออาจเป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนเชิงเส้นตรง หรือสามารถสร้างโดยตรงโดยลูกสูบของกระบอกสูบหรือกระบอกไฮดรอลิก

2. บอลสกรู

ลูกบอลถูกฝังอยู่ในร่องเกลียวของสกรูและน็อต และร่องนำในน็อตช่วยให้ลูกบอลไหลเวียนได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อดี: แรงเสียดทานต่ำ ประสิทธิภาพการส่งผ่านสูง ไม่คลาน มีความแม่นยำสูง

ข้อเสีย: ต้นทุนการผลิตสูง โครงสร้างซับซ้อน

ปัญหา-การล็อคตัวเอง: ตามทฤษฎีแล้ว รองบอลสกรูสามารถล็อคตัวเองได้- แต่การใช้งานจริงของการล็อคตัวเองนี้-ไม่ได้ใช้ สาเหตุหลักคือ: ความน่าเชื่อถือไม่ดี หรือต้นทุนการประมวลผลสูงมาก เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของไกด์ที่มีอัตราส่วนที่ใหญ่มาก โดยทั่วไปจะถูกเพิ่มเข้ากับชุดเฟืองตัวหนอนและอุปกรณ์ล็อคตัวเองอื่นๆ-

(สาม) กลไกการขับเคลื่อนแบบโรตารี

วัตถุประสงค์ของกลไกขับเคลื่อนแบบโรตารีคือการแปลงเอาท์พุตความเร็วสูงของแหล่งขับเคลื่อนของมอเตอร์ให้เป็นความเร็วต่ำลง และได้รับแรงบิดที่มากขึ้น กลไกการขับเคลื่อนแบบโรตารีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหุ่นยนต์ ได้แก่ โซ่เฟือง สายพานไทม์มิ่ง และเฟืองฮาร์มอนิก

1. โซ่เกียร์

(1) ความสัมพันธ์ความเร็ว

(2) ความสัมพันธ์ของแรงบิด

2. สายพานซิงโครนัส

สายพานซิงโครนัสเป็นสายพานที่มีฟันหลายประเภทซึ่งประกบกับรอกซิงโครนัสกับฟันประเภทเดียวกัน เทียบเท่ากับเกียร์ที่ยืดหยุ่นเมื่อทำงาน

ข้อดี: ไม่มีการเลื่อน มีความยืดหยุ่นดี ราคาไม่แพง มีความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำสูง

ข้อเสีย: การเสียรูปยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง

3. เกียร์ฮาร์มอนิก

เกียร์ฮาร์มอนิกประกอบด้วยสามส่วนหลัก: เกียร์แข็ง เครื่องกำเนิดฮาร์มอนิก และเกียร์ยืดหยุ่น โดยทั่วไปเกียร์แข็งได้รับการแก้ไข และเครื่องกำเนิดฮาร์มอนิกจะขับเคลื่อนเกียร์ที่ยืดหยุ่นเพื่อหมุน คุณสมบัติหลัก:

(1) อัตราการส่งข้อมูลมีขนาดใหญ่ สเตจเดียว-สำหรับ 50-300

(2) การส่งผ่านที่ราบรื่นความสามารถในการรับน้ำหนักสูง

(3) ประสิทธิภาพการส่งผ่านสูงถึง 70% -90%

(4) ความแม่นยำในการส่งสูง สูงกว่าการส่งผ่านเกียร์ธรรมดา 3-4 เท่า

(5) ความแตกต่างในการคืนสินค้ามีขนาดเล็ก อาจน้อยกว่า 3'

(6) ไม่สามารถรับเอาต์พุตระดับกลางได้ ความแข็งของล้อแบบดิ้นต่ำ

ฮาร์มอนิกไดรฟ์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศที่มีเทคโนโลยีหุ่นยนต์ขั้นสูงมากขึ้น ญี่ปุ่นเพียงประเทศเดียว 60% ของอุปกรณ์ขับเคลื่อนหุ่นยนต์ใช้ฮาร์มอนิกไดรฟ์

สหรัฐอเมริกาส่งหุ่นยนต์ไปดวงจันทร์ โดยมีข้อต่อต่างๆ ที่ใช้ในฮาร์มอนิกไดรฟ์ ซึ่งเป็นหนึ่งในต้นแขนที่มีกลไกขับเคลื่อนฮาร์มอนิก 30 อัน

สหภาพโซเวียตส่งหุ่นยนต์เคลื่อนที่บนดวงจันทร์ "ยานลงจอดบนดวงจันทร์" ล้อแปดคู่ของมันถูกติดตั้งด้วยกลไกขับเคลื่อนฮาร์มอนิกแบบปิดและขับเคลื่อนแยกกัน. . Volkswagen ของเยอรมนีพัฒนา ROHREN, หุ่นยนต์ GEROT R30 และบริษัท Renault ของฝรั่งเศสพัฒนาหุ่นยนต์ VERTICAL 80 ฯลฯ ถูกนำมาใช้ในกลไกการส่งผ่านฮาร์มอนิก

(iv) ระบบตรวจจับหุ่นยนต์

1. ระบบการตรวจจับประกอบด้วยโมดูลเซ็นเซอร์ภายในและโมดูลเซ็นเซอร์ภายนอก ซึ่งใช้เพื่อรับข้อมูลที่มีความหมายเกี่ยวกับสถานะของสภาพแวดล้อมภายในและภายนอก

2. การใช้เซ็นเซอร์อัจฉริยะช่วยเพิ่มความคล่องตัว ความสามารถในการปรับตัว และความฉลาดของหุ่นยนต์

3. การใช้เซ็นเซอร์อัจฉริยะช่วยเพิ่มความคล่องตัว ความสามารถในการปรับตัว และความชาญฉลาดของหุ่นยนต์

4. สำหรับข้อมูลพิเศษบางอย่าง เซ็นเซอร์มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบประสาทสัมผัสของมนุษย์

(วี) การตรวจจับตำแหน่งหุ่นยนต์

ตัวเข้ารหัสแสงแบบหมุนเป็นอุปกรณ์ป้อนกลับตำแหน่งที่ใช้บ่อยที่สุด ตัวตรวจจับแสงจะแปลงพัลส์แสงให้เป็นรูปแบบคลื่นไบนารี มุมการหมุนของเพลาได้จากการนับจำนวนพัลส์ และทิศทางการหมุนถูกกำหนดโดยเฟสสัมพัทธ์ของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมทั้งสอง

อินดักทีฟซิงโครไนเซอร์ส่งสัญญาณอะนาล็อกสองตัว - สัญญาณไซน์และสัญญาณโคไซน์ของมุมเพลา มุมของเพลาคำนวณจากแอมพลิจูดสัมพัทธ์ของสัญญาณทั้งสองนี้ โดยทั่วไปแล้ว อินดัคทีฟซิงโครไนเซอร์มีความน่าเชื่อถือมากกว่าตัวเข้ารหัส แต่มีความละเอียดต่ำกว่า

โพเทนชิออมิเตอร์เป็นรูปแบบการตรวจจับตำแหน่งที่ตรงที่สุด เชื่อมต่ออยู่ในสะพานและสามารถสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วนของมุมเพลาได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความละเอียดต่ำ ความเป็นเชิงเส้นต่ำ และความไวต่อสัญญาณรบกวน

เครื่องวัดวามเร็วสามารถส่งสัญญาณอนาล็อกตามสัดส่วนของความเร็วในการหมุนของเพลา หากไม่มีเซ็นเซอร์ความเร็วดังกล่าว สามารถรับสัญญาณตอบรับความเร็วได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งที่ตรวจจับตามเวลา

(วิ) การตรวจจับกำลังคนของเครื่องจักร

โดยปกติเซ็นเซอร์วัดแรงจะติดตั้งอยู่ในตำแหน่งสามตำแหน่งต่อไปนี้บนแขนควบคุม:

1. ติดตั้งบนตัวกระตุ้นข้อต่อ สามารถวัดแรงบิดหรือแรงเอาท์พุตของแอคชูเอเตอร์/รีดิวเซอร์ได้ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถตรวจจับแรงสัมผัสระหว่างเอฟเฟ็กเตอร์ปลายทางกับสิ่งแวดล้อมได้

2. ติดตั้งระหว่างเอฟเฟ็กเตอร์ส่วนปลาย-และข้อต่อปลายแขนของแขนผ่าตัด เรียกว่าเซ็นเซอร์แรงข้อมือได้ โดยทั่วไปแล้ว ส่วนประกอบของแรง/แรงบิดสามถึงหกชิ้นที่ใช้กับเอฟเฟ็กเตอร์-ส่วนปลายสามารถวัดได้

3. ติดตั้งบน "ปลายนิ้ว" ของเอฟเฟ็กเตอร์ส่วนท้าย- โดยทั่วไป นิ้วเหล่านี้ที่มีเซ็นเซอร์วัดแรงจะมี-สเตรนเกจในตัวซึ่งสามารถวัดแรงได้หนึ่งถึงสี่องค์ประกอบที่กระทำที่ปลายนิ้ว

(ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว). ระบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างหุ่นยนต์-กับสิ่งแวดล้อม

1. ระบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างหุ่นยนต์-คือระบบที่รับรู้ถึงการเชื่อมต่อและการประสานงานระหว่างหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ในสภาพแวดล้อมภายนอก

2. หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ภายนอกถูกรวมเข้าเป็นหน่วยการทำงาน เช่น หน่วยการประมวลผลและการผลิต หน่วยการเชื่อม หน่วยประกอบ ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถเป็นหุ่นยนต์หลายตัว เครื่องมือหรืออุปกรณ์เครื่องจักรหลายชิ้น อุปกรณ์จัดเก็บชิ้นส่วนหลายชิ้น และแบบรวมอื่นๆ

3. อาจเป็นหุ่นยนต์หลายตัว เครื่องมือหรืออุปกรณ์เครื่องจักรหลายตัว อุปกรณ์จัดเก็บชิ้นส่วนหลายชิ้น ฯลฯ ที่รวมอยู่ในหน่วยการทำงานเพื่อทำงานที่ซับซ้อน

(viii) ระบบปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์-ด้วยคอมพิวเตอร์

ระบบปฏิสัมพันธ์ของหุ่นยนต์-ของมนุษย์ช่วยให้ผู้ควบคุมสามารถมีส่วนร่วมในการควบคุมหุ่นยนต์และติดต่อกับอุปกรณ์ของหุ่นยนต์ได้ ระบบแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: อุปกรณ์คำสั่ง-การให้และอุปกรณ์แสดงข้อมูล

V. ระบบควบคุมหุ่นยนต์

1. ระบบควบคุมหุ่นยนต์

วัตถุประสงค์ของ "การควบคุม" คือการทำให้วัตถุที่ถูกควบคุมทำงานในลักษณะที่ผู้ควบคุมต้องการ. . เงื่อนไขพื้นฐานของ "การควบคุม" คือการทำความเข้าใจคุณลักษณะของวัตถุที่ถูกควบคุม "สาระสำคัญ" คือการควบคุมแรงบิดเอาท์พุตของไดรเวอร์

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของระบบขับเคลื่อนและควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

2 หลักการสอนหุ่นยนต์

โครงสร้างของระบบขับเคลื่อนและควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

หลักการทำงานพื้นฐานของหุ่นยนต์คือการทำซ้ำการสอน การสอนหรือที่เรียกว่าคำแนะนำ นั่นคือผู้ใช้จะแนะนำหุ่นยนต์ทีละขั้นตอนตามงานจริงของการดำเนินการหนึ่งครั้ง หุ่นยนต์ในกระบวนการนำทางจะจดจำการสอนตำแหน่งของแต่ละการกระทำโดยอัตโนมัติ ทัศนคติ พารามิเตอร์การเคลื่อนไหว / พารามิเตอร์กระบวนการ ฯลฯ และสร้างการดำเนินการต่อเนื่องของการดำเนินการทั้งหมดของโปรแกรมโดยอัตโนมัติ หลังจากเสร็จสิ้นการสอน เพียงแค่ให้คำสั่งเริ่มต้นแก่หุ่นยนต์ หุ่นยนต์จะปฏิบัติตามการสอนอย่างแม่นยำ ทีละขั้นตอนเพื่อดำเนินการทั้งหมดให้เสร็จสิ้น

3 การจำแนกประเภทของการควบคุมหุ่นยนต์:

(1) ตามการมีหรือไม่มีข้อเสนอแนะแบ่งออกเป็น: การควบคุมลูปเปิด-, การควบคุมลูป-แบบปิด;

เงื่อนไขของการควบคุมที่แม่นยำของวงเปิด-: รู้แบบจำลองของวัตถุที่ถูกควบคุมอย่างแม่นยำ และแบบจำลองนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการควบคุม

(2) ตามจำนวนการควบคุมที่ต้องการแบ่งออกเป็น: การควบคุมตำแหน่ง, การควบคุมแรง, การควบคุมแบบไฮบริด;

การควบคุมตำแหน่งแบ่งออกเป็น: การควบคุมตำแหน่งข้อต่อเดี่ยว (การป้อนกลับตำแหน่ง การป้อนกลับความเร็วตำแหน่ง การป้อนกลับการเร่งความเร็วตำแหน่ง) การควบคุมตำแหน่งข้อต่อหลาย- การควบคุมตำแหน่งข้อต่อหลาย- แบ่งออกเป็นการสลายตัวของการควบคุมการเคลื่อนไหว การควบคุมแบบรวมศูนย์ การควบคุมแรงแบ่งออกเป็น: การควบคุมแรงโดยตรง การควบคุมอิมพีแดนซ์ การควบคุมตำแหน่งไฮบริดของแรง- ;

(3) วิธีการควบคุมอัจฉริยะ: การควบคุมแบบคลุมเครือ การควบคุมแบบปรับตัว การควบคุมที่เหมาะสมที่สุด การควบคุมโครงข่ายประสาทเทียม การควบคุมโครงข่ายประสาทแบบคลุมเครือ การควบคุมโดยผู้เชี่ยวชาญ และอื่นๆ

4 การกำหนดค่าและโครงสร้างฮาร์ดแวร์ระบบควบคุม:

เนื่องจากกระบวนการควบคุมหุ่นยนต์เกี่ยวข้องกับการแปลงพิกัดจำนวนมากและการดำเนินการประมาณค่าและการควบคุม-ระดับเรียล-แบบเรียลไทม์ที่ต่ำกว่า ดังนั้นระบบควบคุมหุ่นยนต์ปัจจุบันในโครงสร้างของโครงสร้างลำดับชั้นส่วนใหญ่ของระบบควบคุมไมโคร-คอมพิวเตอร์ โดยปกติจะใช้ระบบควบคุมเซอร์โวของคอมพิวเตอร์สอง-

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของระบบขับเคลื่อนและควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1) กระบวนการเฉพาะ:

หลังจากที่คอมพิวเตอร์ควบคุมหลักได้รับคู่มือการใช้งานที่ป้อนโดยเจ้าหน้าที่ ขั้นแรกคอมพิวเตอร์จะวิเคราะห์และตีความคำแนะนำเพื่อกำหนดพารามิเตอร์การเคลื่อนไหวของมือ

จากนั้นจะดำเนินการเกี่ยวกับจลนศาสตร์ ไดนามิก และการประมาณค่า และสุดท้ายจะได้พารามิเตอร์การเคลื่อนไหวที่ประสานกันของข้อต่อแต่ละข้อของหุ่นยนต์ พารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกส่งออกไปยังขั้นตอนการควบคุมเซอร์โวผ่านสายสื่อสารเป็นสัญญาณที่กำหนดสำหรับระบบควบคุมเซอร์โวของแต่ละข้อต่อ แอคชูเอเตอร์ข้อต่อ D/A จะแปลงสัญญาณนี้และขับเคลื่อนข้อต่อแต่ละอันเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวที่ประสานกัน เซ็นเซอร์จะส่งสัญญาณตอบกลับการเคลื่อนไหวข้อต่อแต่ละตัวกลับไปยังคอมพิวเตอร์ขั้นตอนการควบคุมเซอร์โวเพื่อสร้างการควบคุม-วงรอบปิดเฉพาะที่ เพื่อให้ควบคุมการเคลื่อนไหวของมือหุ่นยนต์ในอวกาศได้แม่นยำยิ่งขึ้น

(2) การควบคุมการเคลื่อนไหวโดยใช้ PLC- วิธีการควบคุมสองวิธี:

1 การใช้พอร์ตเอาต์พุตบางพอร์ตของ PLC เพื่อใช้คำแนะนำเอาต์พุตพัลส์เพื่อสร้างพัลส์เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ ขณะใช้-วัตถุประสงค์ I / O ทั่วไปหรือการนับส่วนประกอบเพื่อให้บรรลุการควบคุมตำแหน่ง-ลูปปิดของมอเตอร์

2 การใช้ PLC ขยายภายนอกของโมดูลควบคุมตำแหน่งเพื่อให้ทราบ-การควบคุมตำแหน่งลูปปิดของมอเตอร์ส่วนใหญ่จะส่ง-การควบคุมพัลส์ความเร็วสูง ซึ่งอยู่ในโหมดควบคุมตำแหน่ง โหมดควบคุมตำแหน่งจุดทั่วไป-ถึง-มีมากกว่า