Robot industrials Se utilizan ampliamente en la fabricación industrial, como la fabricación de automóviles, electrodomésticos, alimentos, etc. Pueden reemplazar operaciones mecánicas repetitivas y son máquinas que dependen de su propia potencia y capacidades de control para realizar diversas funciones. Pueden soportar el control humano y también pueden operar de acuerdo con programas preprogramados. Ahora hablaremos de los componentes principales básicos derobot industrials.
1. Tema
La maquinaria principal se compone de la base de la máquina y el mecanismo de accionamiento, que incluye el brazo grande, el antebrazo, la muñeca y la mano, conformando un sistema mecánico con múltiples grados de libertad. Algunos robots también cuentan con mecanismos para caminar.Robot industrialstienen 6 grados de libertad o incluso más. La muñeca generalmente tiene de 1 a 3 grados de libertad de movimiento.
2. Sistema de accionamiento
El sistema de conducción derobot industrialsSe divide en tres categorías según la fuente de energía: hidráulica, neumática y eléctrica. Estos tres tipos también pueden combinarse en un sistema de accionamiento compuesto según los requisitos. O bien, se accionan indirectamente mediante mecanismos de transmisión mecánica como correas síncronas, trenes de engranajes y engranajes. El sistema de accionamiento cuenta con un dispositivo de potencia y un mecanismo de transmisión, que se utilizan para ejecutar las acciones correspondientes del mecanismo. Cada uno de estos tres tipos de sistemas de accionamiento básicos tiene sus propias características. Actualmente, el sistema de accionamiento eléctrico es el predominante. Debido a su baja inercia, los servomotores de CA y CC de alto par y sus servoaccionamientos (convertidores de frecuencia de CA, moduladores de ancho de pulso de CC) son ampliamente utilizados. Este tipo de sistema no requiere conversión de energía, es fácil de usar y tiene un control sensible. La mayoría de los motores requieren un mecanismo de transmisión delicado: un reductor. Sus dientes utilizan un convertidor de velocidad de engranajes para reducir el número de rotaciones inversas del motor al número requerido y obtener un dispositivo de par mayor, reduciendo así la velocidad y aumentando el par. Cuando la carga es grande, el servomotor aumenta la potencia de forma indiscriminada, lo que resulta muy rentable, y el par de salida se puede aumentar mediante un reductor dentro de un rango de velocidad adecuado. Los servomotores son propensos al calor y a las vibraciones de baja frecuencia cuando operan a bajas frecuencias. El trabajo prolongado y repetitivo no es propicio para garantizar un funcionamiento preciso y fiable. La existencia del motor de reducción de precisión permite que el servomotor opere a una velocidad adecuada, reforzando la rigidez de la máquina y generando un mayor par. Actualmente existen dos tipos principales de reductores: el reductor armónico y el reductor RV.
3. Sistema de control
Elsistema de control del robotes el cerebro del robot y el factor principal que determina las funciones y funciones del robot. El sistema de control envía señales de comando al sistema de accionamiento y al mecanismo de ejecución de acuerdo con el programa de entrada, y los controla. La tarea principal derobot industrial La tecnología de control consiste en controlar el rango de actividades, la postura y la trayectoria, y el tiempo de acción derobot industrialen el espacio de trabajo. Tiene las características de programación simple, operación de menú de software, interfaz de interacción humano-computadora amigable, indicaciones de operación en línea y uso conveniente. El sistema de control es el núcleo del robot, y empresas extranjeras relevantes mantienen una estrecha relación con nuestros experimentos. En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología microelectrónica, el rendimiento de los microprocesadores ha aumentado considerablemente y su precio se ha reducido drásticamente. Actualmente, existen microprocesadores de 32 bits con un precio de entre 1 y 2 dólares estadounidenses. Estos microprocesadores económicos han brindado nuevas oportunidades de desarrollo para los controladores de robots, permitiendo la creación de controladores de bajo costo y alto rendimiento. Para que el sistema cuente con la capacidad de procesamiento y almacenamiento suficiente, los controladores de robots ahora se componen principalmente de potentes chips de las series ARM, DSP, POWERPC, Intel y otras. Dado que las funciones de los chips de propósito general existentes no satisfacen completamente los requisitos de algunos sistemas robóticos en términos de precio, funcionalidad, integración e interfaces, esto ha generado la demanda de tecnología SoC (Sistema en Chip) en sistemas robóticos. El procesador se integra con las interfaces necesarias, lo que puede simplificar el diseño de los circuitos periféricos del sistema, reducir el tamaño del sistema y disminuir los costos. Por ejemplo, Actel integra núcleos de procesador NEOS o ARM7 en sus productos FPGA para formar un sistema SoC completo. En cuanto a los controladores de tecnología robótica, su investigación se concentra principalmente en Estados Unidos y Japón, y existen productos maduros, como los de la empresa estadounidense DELTATAU y la japonesa Pengli Co., Ltd., entre otros. Su controlador de movimiento utiliza la tecnología DSP como base y adopta una estructura abierta basada en PC. 4. Efector final El efector final es un componente conectado a la última articulación del manipulador. Generalmente se utiliza para sujetar objetos, conectarse con otros mecanismos y realizar las tareas requeridas. Los fabricantes de robots no suelen diseñar ni vender efectores finales; en la mayoría de los casos, solo proporcionan una pinza simple. Normalmente, el efector final se instala en la brida de 6 ejes del robot para completar tareas en un entorno determinado, como soldadura, pintura, pegado y carga y descarga de piezas, tareas que requieren la intervención de robots.
Descripción general de los servomotores El controlador de servomotor, también conocido como servocontrolador o servoamplificador, es un dispositivo que se utiliza para controlar servomotores. Su función es similar a la de un convertidor de frecuencia en motores de corriente alterna convencionales y forma parte del sistema de servocontrol. Generalmente, el servomotor se controla mediante tres métodos: posición, velocidad y par, para lograr un posicionamiento de alta precisión en el sistema de transmisión.
1. Clasificación de los servomotores Se divide en dos categorías: servomotores de CC y de CA.
Los servomotores de CA se dividen a su vez en servomotores asíncronos y servomotores síncronos. Actualmente, los sistemas de CA están reemplazando gradualmente a los sistemas de CC. En comparación con los sistemas de CC, los servomotores de CA ofrecen ventajas como alta fiabilidad, buena disipación de calor, bajo momento de inercia y capacidad para operar bajo alta presión. Al no tener escobillas ni mecanismos de dirección, el sistema de servomotor de CA se convierte en un sistema sin escobillas, y los motores que utiliza son motores asíncronos de jaula de ardilla y motores síncronos de imanes permanentes con estructura sin escobillas. 1) Los servomotores de CC se dividen en motores con escobillas y motores sin escobillas.
①Los motores con escobillas tienen bajo costo, estructura simple, gran par de arranque, amplio rango de velocidad, fácil control, requieren mantenimiento, pero son fáciles de mantener (reemplazar las escobillas de carbón), producen interferencia electromagnética, tienen requisitos en el entorno de uso y generalmente se utilizan para situaciones industriales y civiles generales sensibles al control de costos;
②Los motores sin escobillas son compactos y ligeros, con gran potencia y respuesta rápida. Ofrecen alta velocidad, baja inercia, par estable y rotación suave. Su control es complejo e inteligente. El método de conmutación electrónica es flexible, pudiendo funcionar con onda cuadrada o sinusoidal. El motor no requiere mantenimiento y es eficiente. Ahorra energía, emite baja radiación electromagnética, presenta un bajo aumento de temperatura y una larga vida útil, lo que lo hace adecuado para diversos entornos.
2. Características de los diferentes tipos de servomotores
1) Ventajas y desventajas del servomotor de CC Ventajas: control preciso de la velocidad, características de par y velocidad muy elevadas, principio de control sencillo, fácil de usar y precio económico. Desventajas: conmutación por escobillas, limitación de velocidad, resistencia adicional, generación de partículas de desgaste (no apto para entornos libres de polvo y explosivos).
2) Ventajas y desventajas del servomotor de CA Ventajas: buenas características de control de velocidad, control suave en todo el rango de velocidad, casi sin oscilación, alta eficiencia de más del 90%, menor generación de calor, control de alta velocidad, control de posición de alta precisión (dependiendo de la precisión del codificador), dentro del área de operación nominal, puede lograr un par constante, baja inercia, bajo nivel de ruido, sin desgaste de las escobillas y sin mantenimiento (apto para entornos libres de polvo y explosivos). Desventajas: El control es más complicado, los parámetros del controlador deben ajustarse in situ y los parámetros PID deben determinarse, y se requieren más conexiones. Actualmente, los servomotores convencionales utilizan procesadores de señal digital (DSP) como núcleo de control, lo que permite implementar algoritmos de control relativamente complejos y lograr digitalización, conectividad en red e inteligencia. Los dispositivos de potencia generalmente utilizan circuitos de accionamiento diseñados con módulos de potencia inteligentes (IPM) como núcleo. El IPM integra el circuito de accionamiento y cuenta con circuitos de detección y protección contra fallas, como sobretensión, sobrecorriente, sobrecalentamiento y subtensión. También se agrega software al circuito principal. El circuito de arranque reduce el impacto del proceso de arranque en el controlador. La unidad de accionamiento rectifica primero la alimentación trifásica de entrada o la alimentación de la red eléctrica mediante un circuito rectificador de puente completo trifásico para obtener la corriente continua correspondiente. La alimentación trifásica rectificada o la alimentación de la red eléctrica se convierte luego a frecuencia mediante un inversor de voltaje PWM sinusoidal trifásico para accionar un servomotor síncrono de CA de imanes permanentes trifásico. Todo el proceso de la unidad de accionamiento se puede resumir como un proceso CA-CC-CA. El circuito topológico principal de la unidad rectificadora (CA-CC) es un circuito rectificador trifásico de puente completo no controlado.
Vista explosionada del reductor armónico La empresa japonesa Nabtesco tardó entre 6 y 7 años desde que propuso el diseño RV a principios de la década de 1980 hasta lograr un avance significativo en la investigación de reductores RV en 1986; y Nantong Zhenkang y Hengfengtai, que fueron los primeros en obtener resultados en China, también tardaron entre 6 y 8 años. ¿Significa esto que nuestras empresas locales no tienen oportunidades? La buena noticia es que, tras varios años de desarrollo, las empresas chinas finalmente han logrado algunos avances importantes.
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Fecha de publicación: 15 de septiembre de 2023
