Robotmotor valg overvejelser
Roboten udfører forudbestemte specifikke opgaver som f.eks. Samlebåndsarbejde, kirurgisk assistance, opbevaring / opsamling af lager og endda farlige opgaver som min fjernelse. Dagens roboter håndterer ikke kun meget gentagne opgaver, men udfører også komplekse funktioner, der kræver fleksibilitet i retning og bevægelse. Med fremskridt inden for teknologi, hastighed og fleksibilitet og omkostningsreduktion vil robotter blive bredt vedtaget. Omkostningsfordelen under arbejdskraft viser os også robotindustriens morgen. Derudover vil maskinsyn, computerkraft og fremskridt i netværket også føre til vedtagelse af robotapplikationer.
Implementeringen af disse højtydende robotter drager fordel af følgende forbedringer:
1. Komplekse sensorer;
2. Realiser computerkraften og algoritmen i real-time beslutningstagning og handling
3. En motor, der hurtigt og præcist fremmer mekanisk kraft for at opnå komplekse opgaver;
Når man vælger motorens type og model, skal designeren overveje tre primære faktorer at overveje:
1. Motorens mindste og maksimale hastighed (og acceleration);
2. Det maksimale drejningsmoment, som motoren kan tilvejebringe, samt forholdet mellem drejningsmoment og hastighedskurve;
3. Nøjagtighed og repeterbarhed af motordrift (når sensor og lukket sløjfekontrol ikke anvendes);
Selvfølgelig er der mange andre vigtige faktorer at overveje, når man vælger en motor, såsom størrelse, vægt og omkostninger. For næsten alle små til mellemstore robotdrev er valg af drivmotor normalt børstet DC motor, børsteløs DC motor (BLDC) og stepper motor. (Hydrauliske og pneumatiske maskiner er dog det bedste valg i nogle tilfælde.)
Børstede DC-motorer er den ældste DC-motorteknologi, den enkleste og laveste pris. På grund af kontakten mellem børsten og rotoren skifter rotoren af motorrotoren det omvendte magnetfelt rundt om rotoren. Motorens hastighed er en funktion af den påførte spænding, så drivkravene er ikke høje, men det er vanskeligt at styre drejningsmomentet. Pålidelighedsproblemer opstår under drift på grund af slid på børsten, behovet for rengøring og vedligeholdelse og muligheden for at blive en elektronisk støjkilde (elektromagnetisk interferens). På grund af disse problemer er de børstede jævnstrømsmotorer i de fleste tilfælde blevet den mindst attraktive løsning i robotdesign.
Børsteløse DC-motorer optrådte i 1860'erne, og de drog fordel af to udviklinger: For det første fremkomsten af en stærk, lille, billig permanent magnet; For det andet, fremkomsten af små og effektive elektroniske kontakter (normalt MOSFET'er)) for at skifte strømmen strømmer til viklingerne. "Elektrisk kommutation" erstatter den børste motores mekaniske kommutation for at styre omskiftningen af magnetfeltet. Samspillet mellem den omgivende faste omstillingsspole og magneten på den roterende kerne erstatter den børste motores mekaniske kommutering, dvs. magnetfeltet og det elektriske felt udnyttes. interaktion mellem. Ved at ændre omstillingsfrekvensen for MOFSET kan motorhastigheden således styres. Derudover giver motorstyringen bedre kontrol med motorens ydeevne end en børstet motor.
Endnu bedre, avancerede algoritmer såsom PID (proportional-integral-derivative) korrektion algoritmer eller FOC (feltorienteret kontrol, undertiden omtalt som vektorstyring) styringsalgoritmer kan størknes i motorstyringen. Dette matcher den ideelle motordrift til den faktiske belastning og belastningsændringer, hvilket gør motorens ydeevne mere kraftfuld og præcis. For eksempel kan motorstyringsalgoritmen / programmet tage højde for beslægtede faktorer som rotor inerti og tilpasse motordrevet og gradvist reducere fejl på grund af mekaniske faktorer. En sådan algoritme gør det muligt at justere acceleration og drejningsmoment præcist.
Sammenlignet med børstede motorer kræver børsteløse motorer (BLDC) mere sofistikerede styringskredsløb, men kan udvise bedre ydeevne. Normalt skal en BLDC-motor være udstyret med en positionsfeedssensor som en Hall-effektføler, en optisk giver eller en EMF-detekteringsenhed.
En anden type BLDC-motor, der almindeligvis anvendes i robotter, er en stepper motor. I dette tilfælde anvendes en elektromagnet af omskiftertype, som er placeret ved siden af den centrale kerne af permanentmagnetringen. Steppermotoren "roterer ikke" på den sædvanlige måde; I stedet forøges hastigheden gradvist ved hjælp af den kontinuerligt roterende aksel, således at der opnås en vis vinkel for rotation eller kontinuerlig rotation. Steppermotoren har repeterbar bevægelseskontrol; det kan returneres til sin tidligere position, når det er nødvendigt.
Trinvinkelområdet er fra 1,8 ° (200 trin / omdrejning) til 30 ° (12 trin / omdrejning). Trinnvinklen eller antallet af trin afhænger af antallet af permanente magneter, som motoren har, men værdier uden for dette interval kan også opnås. af.
For steppermotorer, hvis de strømforsynes uden trinvise peger, forbliver de på plads; stepper motorer kan give et højt drejningsmoment ved lave omdr./min. Den mest enkle måde at dreje på steppermotoren er at slå magnetventilen til og fra, men det kan forårsage jitter eller vibrationer. Der er nogle overlapninger i applikationsområderne af børsteløse motorer og steppermotorer. Steppermotorer er bedre egnet til applikationer, der kræver præcise fremskridt og tilbagetrækning (f.eks. Plukning og placering) i stedet for områder, der kræver lange perioder med kontinuerlig rotation, samt små applikationer, hvor der ikke kræves højt moment eller hastighed. Derudover har steppermotorer lavere energieffektivitetskrav end børsteløse DC-motorer. Udover de heri nævnte motorer er der mange andre typer at vælge imellem. Motorserien er mange og komplekse, med mange grene. For eksempel er en permanentmagnet-synkronmotor (PMSM) en kombination af en børsteløs DC-motor (i forhold til en rotor) og en vekselstrøms induktionsmotor (i forhold til en statorstruktur). Det har karakteristika ved høj energieffektivitet, høj relativ massefylde pr. Volumen, vridningsmoment til vægtforhold, hurtig responstid og relativt let kontrol, men prisen er forholdsvis høj.
