Mae robotiaid yn cyflawni tasgau penodol wedi'u cynllunio ymlaen llaw fel gwaith llinell gydosod, cymorth llawfeddygol, codi / adalw warws, a hyd yn oed tasgau peryglus fel tynnu mwyngloddiau tir Mae robotiaid heddiw yn gallu trin nid yn unig tasgau ailadroddus iawn, ond hefyd swyddogaethau cymhleth sy'n gofyn am hyblygrwydd o ran cyfeiriad. a symudiad. Wrth i dechnoleg ddatblygu, cynyddu cyflymder a deheurwydd, a chostau leihau, bydd robotiaid yn cael eu mabwysiadu'n eang yn raddol. Mae mantais cost bod yn is na llafur hefyd yn rhoi cipolwg i ni ar y diwydiant roboteg. Yn ogystal, bydd datblygiadau mewn gweledigaeth peiriant, pŵer cyfrifiadura, a rhwydweithio hefyd yn gyrru poblogeiddio cymwysiadau robotiaid, a'r peiriannau perfformiad uchel hyn.
Mae gwireddu'r dynol yn ganlyniad i'r agweddau canlynol ar y gwelliant:
1. Synwyryddion cymhleth
2. Pŵer cyfrifiadurol ac algorithmau sy'n galluogi gwneud penderfyniadau a symudiad amser real.
3. Moduron sy'n symud pŵer mecanyddol ymlaen yn gyflym ac yn fanwl gywir i gyflawni tasgau cymhleth!
Wrth ddewis math a model modur yn benodol, mae'n rhaid i'r dylunydd ystyried tri ffactor sylfaenol y mae'n rhaid i'r dylunydd eu hystyried.
1. Cyflymder lleiaf ac uchaf (a chyflymiad) y modur.
2. Y trorym uchaf y gall y modur ei gyflwyno, a'r berthynas rhwng trorym a chromliniau cyflymder.
3. cywirdeb ac ailadroddadwyedd gweithrediad modur (heb synwyryddion a rheolaeth dolen gaeedig); wrth gwrs, mae yna lawer o ffactorau pwysig eraill i'w hystyried wrth ddewis modur, megis maint, pwysau a chost. Ar gyfer bron pob actiwadydd robotig bach i ganolig, mae'r dewis o foduron gyrru fel arfer rhwng moduron DC wedi'u brwsio, moduron DC di-frwsh (BLDC) a moduron stepiwr. (Fodd bynnag, mewn rhai achosion gweisg hydrolig vs niwmatig yw'r dewis gorau.)
Moduron DC wedi'u brwsio yw'r dechnoleg modur DC hynaf, y symlaf a'r lleiaf drud. Mae cylchdroi switshis rotor y modur (cymudo) maes magnetig y dirwyniadau o amgylch y rotor oherwydd y cyswllt rhwng y brwsys a'r rotor. Mae cyflymder y modur yn un o swyddogaethau'r foltedd cymhwysol, felly mae gofynion gyrru yn gymedrol, ond mae rheoli torque yn anodd. Mae yna hefyd faterion dibynadwyedd wrth weithredu oherwydd ffactorau fel brwsys yn gwisgo, yr angen i'w glanhau a'u cynnal a'u cadw, ac o bosibl yn ffynhonnell sŵn electronig (ymyrraeth electromagnetig). O ganlyniad i'r materion hyn, moduron DC wedi'u brwsio, ar y cyfan, yw'r opsiwn lleiaf deniadol ar gyfer dylunio robotiaid.
Ymddangosodd moduron DC di-frws yn y 1860au ac elwa o ddau ddatblygiad: ymddangosiad magnetau parhaol cadarn, bach, cost isel; ac ymddangosiad switshis electronig bach, effeithlon (MOSFETs fel arfer) i newid y llif cerrynt i'r dirwyniadau." Mae cymudiad electronig" yn disodli cymudo mecanyddol y modur brwsh i reoli newid y maes magnetig, y rhyngweithio rhwng y coil newid sefydlog o gwmpas ac mae'r magnetau ar y craidd cylchdroi yn disodli cymudo mecanyddol y modur brwsh, hy, mae'n defnyddio'r rhyngweithio rhwng y maes magnetig a'r maes trydan. Trwy newid amlder newid y MOFSET, gellir rheoli cyflymder y modur felly. Yn ogystal, gall ei reolwr modur reoli perfformiad y modur yn well o'i gymharu â moduron brwsio.
Hyd yn oed yn well, gall algorithmau datblygedig fel algorithmau cywiro PID (Cymesurol-Integral-Gwahaniaethol) neu algorithmau rheoli FOC (Rheolaeth sy'n Canolbwyntio ar Faes, a elwir weithiau yn Vector Control) gael eu solidoli yn y rheolydd modur. Mae hyn yn caniatáu i weithrediad modur delfrydol gael ei gydweddu â llwythi gwirioneddol ac amrywiadau llwyth, gan arwain at berfformiad modur mwy cadarn a chywir. Er enghraifft, gall algorithmau/rhaglenni rheoli moduron ystyried ffactorau perthnasol megis syrthni rotor a galluogi'r gyriant modur i addasu a lleihau gwallau yn raddol oherwydd ffactorau mecanyddol. Mae algorithmau o'r fath yn ei gwneud hi'n bosibl rheoli cyflymiad a torque yn union.
Mae moduron di-frws (BLDC) angen cylchedau rheoli mwy cymhleth ond gallant ddangos perfformiad gwell na moduron brwsio. Yn nodweddiadol, mae angen i foduron BLDC gael synhwyrydd adborth safle, fel synhwyrydd effaith Neuadd, amgodiwr optegol, neu ddyfais canfod potensial gwrthdro.
Math arall o fodur BLDC a ddefnyddir yn gyffredin mewn robotiaid yw'r modur stepper, lle defnyddir electromagnet newid, sydd wedi'i leoli wrth ymyl craidd canolog y cylch magnet parhaol. Nid yw moduron stepper yn "cylchdroi" mewn ffordd gonfensiynol; yn lle hynny, maent yn cynyddu eu cyflymder yn raddol gyda chymorth siafft sy'n cylchdroi yn gyson, gan ganiatáu ar gyfer ongl gylchdroi penodol neu gylchdroi parhaus. Mae gan foduron stepper reolaeth symud ailadroddadwy: gellir eu dychwelyd i'r sefyllfa flaenorol pan fo angen.
Mae onglau camu yn amrywio o 1.8 gradd (200 cam/chwyldro) i 30 gradd (12 cam/chwyldro). Mae'r ongl gamu neu nifer y camau yn dibynnu ar nifer y magnetau parhaol sydd gan y modur, ond mae gwerthoedd y tu allan i'r ystod hon hefyd yn bosibl.
Gyda moduron stepiwr, os cymhwysir pŵer ond nad oes unrhyw gamau yn cael eu pwyntio, byddant yn aros yn eu safle gwreiddiol; mae moduron stepiwr yn darparu trorym uchel ar rpm isel. Y ffordd fwyaf uniongyrchol o gael modur stepiwr i gylchdroi yw bywiogi a dad-egni'r solenoid yn drefnus, ond gall hyn gyflwyno jitter neu ddirgryniad. Mae gan moduron di-frws a moduron stepiwr ardaloedd cais sy'n gorgyffwrdd yn rhannol. Mae moduron stepiwr yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau sydd angen symudiadau i mewn ac allan manwl gywir (fel dewis a gosod) yn hytrach na chyfnodau hir o gylchdroi parhaus, yn ogystal ag ar gyfer cymwysiadau llai nad oes angen trorym neu gyflymder uchel o'r modur. Yn ogystal, mae gan moduron stepiwr ofynion effeithlonrwydd ynni is na moduron DC di-frwsh. Yn ogystal â'r moduron a restrir yma, mae yna lawer o fathau eraill ar gael. Mae'r teuluoedd modur yn niferus a chymhleth, gyda llawer o israniadau. Er enghraifft, mae'r modur cydamserol magnet parhaol (PMSM) yn gyfuniad o fodur DC di-frwsh (mewn perthynas â'r rotor) a modur anwytho AC (mewn perthynas â'r strwythur stator). Fe'i nodweddir gan effeithlonrwydd ynni uchel, dwysedd cymharol uchel fesul uned o gyfaint bach, cymhareb trorym-i-bwysau, amser ymateb cyflym, a rhwyddineb rheoli cymharol, ond mae hefyd yn gymharol ddrud.
Mae'r system symud robot yn cynnwys mwy na dim ond moduron; mae'n cynnwys tri phrif fodiwl swyddogaethol.
1.Rheolydd amser real, a amlygir yn y tair ffurf ganlynol.
Proseswyr cyfrifiadol cyflym at ddiben cyffredinol, yn rhedeg cadarnwedd rheoli symudiadau.
FPGAs sy'n canolbwyntio ar DSP ar gyfer cymwysiadau rheoli.
Cylchedau IC rheolydd arbenigol gyda gwifrau caled ac algorithmau adeiledig.
2. Un neu fwy o haenau gyrrwr wedi'u rhaeadru i dynnu signalau lefel isel allan o allbynnau'r rheolydd ac allbynnu'r foltedd/cerrynt uchel sydd ei angen i droi'r electroneg rheoli ymlaen/i ffwrdd.
3.MOSFET (neu ddyfeisiau newid eraill, fel IGBT neu transistorau deubegwn), sy'n rheoli'r llif cerrynt i'r dirwyniadau modur penodol
Mae dewis MOSFET yn dibynnu'n bennaf ar y modur a dirwyniadau'r maint cerrynt a foltedd gofynnol. Model MOSFET i benderfynu i lawr i ddewis y gyrrwr ar ôl y dewis gyrrwr MOSFET gan y sgôr MOSFET: weithiau efallai y bydd angen cyfres o esgynnol gyrrwr gwrthyrru, y penderfyniad penodol i benderfynu ar y gyrrwr. Weithiau efallai y bydd angen cyfres o yrwyr hwb, yn dibynnu ar faint y MOSFETs.
4. Problemau y gellir dod ar eu traws wrth ddewis rheolydd
Mae dewis model rheolwr hefyd yn strategol iawn ac mae angen gwneud penderfyniad cyn dewis gwerthwr a model penodol. Mae yna lawer o gyfaddawdau wrth ddewis a ddylid defnyddio prosesydd pwrpas cyffredinol ar gyfer rheoli modur yn unig, FPGA â phŵer cyfrifiannol lleol, neu gylched IC rheoli arbenigol (fel arfer gan werthwr rheoli modur penodol). Mae angen i ddylunwyr ystyried ffactorau fel.
Pa gymhlethdod o algorithm rheoli sydd ei angen arnoch, a faint o borthladd I/{0}}?
Pwy fydd yn darparu'r algorithm rheoli a'r cod: y cyflenwr IC, partner trydydd parti, neu ddatblygwr trydydd parti anghysylltiedig? Sut y byddant yn gwirio ac yn dilysu perfformiad y modur a'i gymhwysiad?
Faint o allu rhaglennu defnyddiwr sydd ei angen arnoch chi? Bydd hyd yn oed rheolwyr pwrpasol, na ellir eu rhaglennu yn gofyn i'r defnyddiwr ddewis y math o algorithm, modd rheoli dolen gaeedig (safle, cyflymder, neu gyflymiad), a bydd angen iddynt osod nifer o baramedrau gweithredu. A oes gan y modur a'r cymhwysiad briodweddau unigryw i'w gosod? Os mai 'ydw' yw'r ateb, yna byddai'n well dewis I y gellir ei raglennu. I'r gwrthwyneb, os nad oes angen addasu'r algorithmau, mae'n well cael IC pwrpasol gydag algorithmau solet, gwifrau caled nag IC rhaglenadwy llawn. A oes angen i'r rheolydd gefnogi sawl math o fodur? Hyd yn oed os yw'r un math, a oes angen i'r rheolydd gefnogi un maint o fodur yn unig yn y model hwnnw, neu ystod o feintiau?
Pa lefel o gymorth technegol y mae'r gwerthwr yn ei ddarparu? Pa brofiad datblygu modur ymarferol sydd ganddyn nhw? A fyddant yn darparu dyluniadau cyfeirio penodol sydd wedi'u hadeiladu a'u dilysu, gan gynnwys cylchedau rhyngwyneb rhwng yr IC rheoli a'r gyrrwr MOSFET?
A oes unrhyw faterion rheoleiddio i fod yn ymwybodol ohonynt? Er enghraifft, gwerthusiadau effeithlonrwydd ynni awdurdodedig
(rhaid i lawer o gymwysiadau modurol bellach fodloni gofynion amgylcheddol "gwyrdd" amrywiol). Os felly, a yw'r cyflenwr yn deall y materion hyn ac a yw ei gydrannau a'i algorithmau yn bodloni'r gofynion hyn?
5. Pecynnau Datblygu yn Arddangos Perfformiad Rheolwr a Rhyngwyneb
I lawer o beirianwyr, mae dod â'r holl ddarnau at ei gilydd - rheolwyr, gyrwyr, MOSFETs, ac ati gydag algorithmau solet neu ar wahân - yn dasg amlddisgyblaethol, un nad ydyn nhw am "ddechrau o'r dechrau". Am y rheswm hwn, mae llawer o werthwyr yn cynnig byrddau gwerthuso neu hyd yn oed pecynnau cyflawn gydag algorithmau rheolydd sampl, gyrwyr a MOSFETs. Er enghraifft, mae pecyn PMSM di-synhwyrydd tri cham Freescale MTRCKTSPNZVM128 yn defnyddio technoleg rheoli modur heb synhwyrau i yrru modur BLDC neu PMSM tri cham, ac mae wedi'i gynllunio ar gyfer prototeipio a gwerthuso cyflym gan ddefnyddio potensial gwrthdro a gefnogir gan y modiwl ADC integredig gyda chymorth a microreolydd. Yn ogystal, gellir ffurfweddu'r pecyn hwn (sy'n cynnwys y microreolydd MC9S12ZVML12) ar gyfer gwerthuso gweithrediad yn seiliedig ar synhwyrydd gan ddefnyddio synwyryddion Neuadd neu ddatryswyr. Mae dyfodol roboteg hefyd yn addawol iawn gan y bydd datblygiadau mewn technoleg, gan gynnwys gweithredu manwl gywir trwy well rheolaeth echddygol a synhwyro, yn creu cyfleoedd newydd. Bydd chwyldroadau ym meysydd allweddol synhwyro, rheoli a moduron yn parhau i ddylanwadu ar newidiadau mewn roboteg.