密钥技术定义机器人 - 移动和灵巧

17-12-2020 |  |  By 马克帕特里克

系列封面是什么?

在这一系列六个博客中,我们查看定义机器人正在设计和使用的方式的关键技术,以及如何在将来发展。它将涵盖硬件和软件级别的开发以及AI等创新如何已经塑造机器人的未来。

博客1:密钥技术定义机器人 - 从静态武器到AMRS

博客2:密钥技术定义机器人 - 移动和灵巧 

博客3:定义机器人的关键技术 - 定位和导航 

博客4:密钥技术定义机器人 - 机器人操作系统

博客5:密钥技术定义机器人 - Cobots和AI

博客6:机器人的未来 

移动和灵巧

基于100多年前发现的原则,运动是机器人的一部分。电动机将潜在的能量转化为机械工作。工程师了解如何发生这种情况,并继续进行功能和效率。 

电机控制是一个非常活跃的研究领域。所有领先的半导体供应商都在开发开发提供更高效的电机控制的新设备。机器人的每个可移动部分都需要某种形式的电动机。  

有些机器人有与人类类似的部件,例如:

  • 武器 

  • 腕子

  • hands

使用的主要动作形式包括:

  • 臂的垂直,径向和旋转运动

  • 螺旋桨,卷和偏航为手腕(s)

运动或从一个地方移动到另一个地方的能力,也需要电机。根据运动类型,电机的尺寸和功率将变化很大。设计用于沿着导轨生产线移动的机器人可以使用简单的电机。步行机器人使用我们可以考虑的腿。

机器人中使用的电机类型 

当需要更多的角度控制时,所使用的电机的类型将来自AC电机在扭矩很重要时,进入步进电机。在两者之间,选择包括刷式直流电动机,其具有成本效益和简单,但也低效和易于磨损。现代替代方案可能是无刷直流电机,因为它们在适当驱动时更有效(见下文)并且没有刷子,所以随着时间的推移较少。 

工业自动化使用了近70年的机器人。最早的机器人具有良好的移动性,可以在固定基座周围移动一个肢体 - 当在装配线上使用将物体从一个位置移动到另一个位置时,理想的移动。 

现代机器人具有更多的功能,也可以操纵对象,而不是仅移动它们。这种变化的增加来自人类手功能的方式。机器人手现在使用肌腱加入肌肉到骨骼。以下部分是研究进展的简单描述。 

机器人手中的例子

一个值得注意的例子来自Qbrobotics QB Softhand工业。该公司声称这是第一个拟人的机器人手,专为工业应用而设计。尽管有五个“手指”具有19度的自由度,但它只使用一个电机来控制肌腱。 

公司方向令人印象深刻,明确迹象表明,QB Softhand工业旨在拥有静态机器人领先品牌的“即插即用”,包括:

  • 通用机器人

  • ABB.

  • 库卡 

  • 弗兰卡·埃米卡

  • 斗山

这意味着它可以取代已经可用的工业机器人的标准手,给他们更大的灵巧。 

随着这种更加灵敏度,它们在生产环境中变得更加有用,处理诸如:

  • 挑选和地方

  • 组件组件

  • 机器趋势

机器人机器趋势是工业自动化如何发展方式的一个例子。它指的是许多设备可以协同操作的方式。提供机器趋势的机器人通常负责将物体移动到第二机器人可以执行额外操作的位置。 

机器趋势是人类操作员通常进行的作用。随着机器人变得更加流动和灵巧,它们现在更能够履行这种作用。 

另一个例子是机器人如何成为更多人类,看看 大卫,由此开发的机器人 Institutfürrobotik und mechatronik,或dlr;德国航空航天中心。 David采用76个无刷直流电机(BLDC)和165个位置传感器。大卫的运行速度类似于人类,被分类为用于开发控制系统的科学平台,因为DLR是指DLR的是可变刚度执行器(VSA)。该技术使大卫的人体外观,具有相似的尺寸,重量和移动范围。 

充分利用无刷直流电机(BLDC)

值得注意的是,即使大卫的先进是先进的,仍然依赖于标准BLDC技术。 BLDC仍然是最有效的电动机形式之一。改变的是我们控制BLDC的方式。 

更强大的微控制器(MCU)的趋势现在通常由数字信号处理(DSP)硬件扩展,表示控制算法更复杂。了解如何充分利用DSP获得这些功能强大的MCU可能对嵌入式工程师不熟悉与BLDC使用的控制系统进行挑战。 

许多主要的半导体供应商现在提供MCU的目标BLDC控制,以及包括所有最流行的控制技术的软件开发套件。这些包括微芯片 DSPIC33CH好奇心开发板DM330028。双核数字信号控制器(DSC)。该交叉设备在单个设备中结合了MCU和DSP功能。 

Trinamic Motion Control(最近通过Maxim集成获取)专门从事机器人应用的半导体解决方案。它的家庭 TMC5160A 电机控制器和驱动程序集成了一系列专用于运动控制的功能,包括负载自适应和依赖于负载相关技术。 

Rohm Semiconductor 还有一个强大的步进电机驱动器组合,与stmicroelectronics有其 stspin32f0. 高级BLDC控制器。 

本系列中的下一个博客将探讨机器人使用的技术来控制其位置并理解他们的环境。同时,为什么不看看Mouser的 额外资源 了解有关机器人世界的更多信息。 

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密钥技术定义机器人 - 从静态武器到AMRS


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由Mark Patrick.

马克加入了 Mouser Electronics. 2014年7月,以前在RS组件中举行的高级营销角色。在卢比之前,标志在德州仪器中的应用支持和技术销售角色。他拥有考文垂大学电子工程中的一流荣誉学位。

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