Aké sú rozdiely medzi pneumatickými a servoriadenými kĺbmi robotov?

Ako dodávateľKĺby Robota, V posledných rokoch som bol svedkom rýchleho vývoja technológií kĺbov robotov. Dva prominentné typy kĺbov robota sú pneumatické a servoriadené. V tomto blogu preskúmam rozdiely medzi týmito dvoma typmi, čo vám môže pomôcť urobiť informované rozhodnutie pri výbere vhodných kĺbov pre vaše robotické aplikácie.

1. Princípy práce

Pneumatické kĺby robota

Pneumatické spoje fungujú na princípe stlačeného vzduchu. Stlačený vzduch sa skladuje v zásobníku a potom sa uvoľňuje do pneumatického pohonu, ako je valec alebo membrána. Keď stlačený vzduch vstupuje do pohonu, vytvára silu, ktorá pohybuje piestom alebo membránou, čo následne spôsobuje pohyb kĺbu. Pohyb je často lineárny alebo rotačný, v závislosti od konštrukcie pohonu. Napríklad v jednoduchom pneumatickom robotickom ramene možno použiť pneumatický valec na vysunutie alebo stiahnutie ramena, zatiaľ čo rotačný pohon možno použiť na otáčanie ramena okolo otočného bodu.

Servo - riadené kĺby robota

Servo-riadené kĺby sa spoliehajú na servomotory. Servomotor pozostáva z motora, mechanizmu spätnej väzby (zvyčajne kódovača) a riadiaceho obvodu. Riadiaci obvod dostane príkazový signál, ktorý udáva požadovanú polohu, rýchlosť alebo krútiaci moment spoja. Mechanizmus spätnej väzby nepretržite monitoruje aktuálnu polohu, otáčky alebo krútiaci moment motora a posiela tieto informácie späť do riadiaceho obvodu. Riadiaci obvod potom upraví výkon motora tak, aby sa minimalizoval rozdiel medzi požadovanými a skutočnými hodnotami. Tento systém riadenia s uzavretou slučkou umožňuje presné ovládanie pohybu kĺbu.

2. Výkonnostné charakteristiky

Precíznosť pohybu

Servo-riadené kĺby ponúkajú výrazne vyššiu presnosť pohybu v porovnaní s pneumatickými kĺbmi. Riadiaci systém s uzavretou slučkou v servomotoroch im umožňuje presne sledovať prikázanú polohu, rýchlosť a krútiaci moment. Vďaka tomu sú spoje riadené servopohonom ideálne pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú presnosť, ako sú operácie typu pick-and-place vo výrobe elektroniky alebo chirurgickej robotiky. Na druhej strane sú pneumatické spoje vo všeobecnosti menej presné v dôsledku faktorov, ako je stlačiteľnosť vzduchu a trenie v ovládačoch. Pohyb pneumatických kĺbov môže mať určitý stupeň prekmitu alebo vôle, čo môže ovplyvniť presnosť činnosti robota.

Rýchlosť a zrýchlenie

Servo-riadené kĺby môžu dosiahnuť vysoké rýchlosti a rýchle zrýchlenie. Servomotor môže rýchlo upraviť svoj výkon na základe riadiaceho signálu, čo umožňuje kĺbu rýchlo sa pohybovať do požadovanej polohy. Naproti tomu pneumatické kĺby sú obmedzené z hľadiska rýchlosti a zrýchlenia. Prietok stlačeného vzduchu a zotrvačnosť komponentov pohonu obmedzujú maximálnu rýchlosť a zrýchlenie, ktoré je možné dosiahnuť. Pneumatické kĺby sú vhodnejšie pre aplikácie, kde postačuje mierna rýchlosť a zrýchlenie, ako sú jednoduché úlohy manipulácie s materiálom.

Zaťaženie - Nosnosť

Pneumatické kĺby môžu poskytnúť relatívne vysoký výkon sily, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú nosnosť. Sila generovaná pneumatickým pohonom je úmerná tlaku stlačeného vzduchu a ploche piesta alebo membrány. Nosnosť spojov riadených servopohonom môže byť tiež pomerne vysoká, najmä pri použití servomotorov s vysokým krútiacim momentom. Výhodou servoriadených kĺbov je, že dokážu udržiavať konštantný krútiaci moment v širokom rozsahu otáčok, čo je výhodné pre aplikácie, kde sa zaťaženie počas prevádzky mení.

3. Úvahy o nákladoch

Počiatočné náklady

Pneumatické kĺby majú vo všeobecnosti nižšie počiatočné náklady v porovnaní so servo-riadenými kĺbmi. Pneumatické komponenty, ako sú valce, ventily a vzduchové kompresory, sú relatívne lacné. Okrem toho je riadiaci systém pre pneumatické kĺby často jednoduchší, čo ešte viac znižuje náklady. Servo-riadené spoje na druhej strane vyžadujú drahšie servomotory, kódovače a riadiace obvody. Náklady na servo-riadený kĺb môžu byť niekoľkonásobne vyššie ako náklady na pneumatický kĺb, najmä pre aplikácie s vysokou presnosťou a vysokým krútiacim momentom.

Prevádzkové náklady

Prevádzkové náklady pneumatických spojov zahŕňajú náklady na výrobu stlačeného vzduchu, ktoré môžu byť značné, najmä pre aplikácie vo veľkom meradle. Systémy stlačeného vzduchu vyžadujú energiu na prevádzku vzduchového kompresora a môžu tiež nastať straty v dôsledku netesností v pneumatických vedeniach. Servo-riadené kĺby spotrebúvajú elektrickú energiu, ale spotreba energie môže byť riadená presnejšie. Okrem toho servo-riadené spoje majú vo všeobecnosti dlhšiu životnosť a vyžadujú menej údržby v porovnaní s pneumatickými spojmi, čo môže z dlhodobého hľadiska znížiť celkové prevádzkové náklady.

4. Aplikačné scenáre

Pneumatické kĺby

Pneumatické spoje sa bežne používajú v aplikáciách, kde sa vyžaduje nákladová efektívnosť, jednoduchosť a vysoký výkon. Niektoré typické aplikácie zahŕňajú:

• Automobilová výroba: Pneumatické spoje sa používajú v montážnych linkách na úlohy, ako je zdvíhanie, upínanie a lisovanie. Vysoký výkon pneumatických pohonov zvládne ťažké komponenty a jednoduchosť pneumatického systému uľahčuje integráciu do výrobnej linky.
• obalový priemysel: Pneumatické spoje sa používajú v baliacich strojoch na úlohy, ako je plnenie, tesnenie a označovanie. Mierne požiadavky na rýchlosť a silu týchto aplikácií robia pneumatické spoje vhodnou voľbou.

Servo - riadené spoje

Servo-riadené spoje sú preferované v aplikáciách, ktoré vyžadujú vysokú presnosť, rýchlosť a flexibilitu. Niektoré príklady:

• Robotické rameno vo výrobe elektroniky: Servo-riadené kĺby sa používajú v robotických ramenách na operácie vyberania a umiestňovania malých elektronických súčiastok. Vysoká presnosť a rýchlosť servoriadených spojov zaisťuje presné umiestnenie komponentov, čo je rozhodujúce pre kvalitu finálneho produktu.
• Humanoidní roboti: Servo-riadené kĺby sa používajú v humanoidných robotoch na napodobňovanie ľudských pohybov. Schopnosť presne kontrolovať polohu, rýchlosť a krútiaci moment kĺbov umožňuje humanoidným robotom vykonávať zložité úlohy, ako je chôdza, uchopenie a interakcia s prostredím.

5. Naša ponuka produktov

Ako dodávateľKĺby Robota, ponúkame širokú škálu robotických kĺbov, ktoré spĺňajú rôzne potreby zákazníkov. nášKĺbové moduly mikrorobotovsú navrhnuté pre aplikácie, ktoré vyžadujú malé a vysoko presné spoje, ako je mikromontáž a medicínska robotika. Tieto moduly sú kompaktné a ľahké, napriek tomu ponúkajú vynikajúci výkon z hľadiska presnosti a rýchlosti pohybu.

Poskytujeme tiežĽahké kĺbové moduly, ktoré sú vhodné pre aplikácie, kde je dôležitá redukcia hmotnosti, ako sú mobilné roboty a letecké drony. Tieto moduly sú vyrobené z ľahkých materiálov bez obetovania pevnosti a výkonu.

6. Záver

Stručne povedané, pneumatické a servo riadené kĺby robotov majú svoje výhody a nevýhody. Pneumatické kĺby sú nákladovo efektívne, jednoduché a môžu poskytovať vysokú silu, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie, kde postačuje mierna presnosť a rýchlosť. Servo-riadené kĺby na druhej strane ponúkajú vysokú presnosť, rýchlosť a flexibilitu, sú však drahšie. Pri výbere medzi týmito dvoma typmi spojov je dôležité zvážiť špecifické požiadavky vašej aplikácie, ako je presnosť, rýchlosť, nosnosť a cena.

Ak máte záujem o našeKĺby Robotaproduktov alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa výberu kĺbov robota, neváhajte nás kontaktovať pre ďalšiu diskusiu a rokovania o obstarávaní. Zaviazali sme sa poskytovať vám tie najlepšie riešenia pre vaše robotické aplikácie.

Referencie

• Spong, MW, Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2006). Modelovanie a riadenie robotov. Wiley.
• Craig, JJ (2005). Úvod do robotiky: mechanika a riadenie. Pearson Prentice Hall.
• Parnianpour, M. (2011). Pneumatické pohony a systémy. Springer.