تیپ‌های ضروری برای انتخاب سخت‌افزار ربات: اکنون کارایی را افزایش دهید

I. ربات هاردویري د انتخاب په اهمیت

روباتونه تر څو میدانونو څخه، ځینې څوړنۍ تا ژوندی دیالیکه، د صنعتي تولید تر څوړنۍ او د خدمتونو ساحه، د علمي پوهجو او د روزمره زندګۍ کې د نقش ښه لرونکي دي. د روباتو چلولو ترلاسه کولو او پایداره کولو لپاره، هاردویري انتخاب او تنظیم مهمه نږدې څخه څوړنۍ دی. مناسبه هاردویر روباتونه په دقیق ډول کارونه وکړئ، کار ونیټو بیا ورکړئ او ګټه شوي ډولونو احتمالي کم کړئ. مثال بیان کړئ، د صنعتي تولید کې یو غیر مناسبه تنظیم شوي روبات په مداومه توګه ګټه شوي ډولونه په اغېزمنه کې د کیفیت او تولید پراختیا تاثیر لري. د طبیعي خدماتو روباتونو کې، غیر مناسبه هاردویر ممکن د جراحی یا مریضونو د معاونت یا مراقبت کارونو په دقیق ډول اجراولو نشي او دا یوازې د مریضونو امنیت ته تهدید وکړي. پس له دې څخه، درسته روبات هاردویري انتخاب او تنظیم د روباتونو د پرمختګ ټولنه کولو لپاره پایه دی.

II. روبات هاردویري د اصلي المانونه

(A) مکانيکي ساختمان

بدنه
روبات بدنه د پام وړې ټولنيزې سازمان دی. مشهور مواد د آلومنیم آلایې او فولاد شامل دي. آلومنیم آلایې بدنه خفيف دي او روبات چلولو او عمل کولو ته اجازه ورکوي، دا د وزن لوړ او مداومه حرکت لرونکي روباتونو، مثلاً لویستيکي چلونکو روباتونو ته مناسب دی. فولاد بدنه د قوت لوی دی او لوی وزنونه تحمل کولی شي، عام طور د سنگین صنعتي روباتونو کې استعمال کیږي، مثلاً د کاري چونکو ورکشاپونو کې د ویلدونو روباتونه، چې د ویلدونو تجهیزاتو او د ویلدونو دوران څخه د ضربې قوتونو تأثير په مدت توګه تحمل کولی شي.
په بدنه انتخاب کولو کې، د روبات کار کولو محیط او کارونه په نظر وګټئ. که په یو محدوده او وزن حساس محیط کار کړئ، آلومنیم آلایې بدنه مناسبه دی؛ په لوی وزن او پیچیده کار شرایطو کې، فولاد بدنه بهتره انتخاب دی.

جونکونه
جونکونه د روباتونو د مختلفه حرکتونو کولو اصلي بخشونه دي. مشهوره جونکو انواع د چرخانه جونکو او خطی جونکو شامل دي. چرخانه جونکو روبات بازو ته د یو څانګه یا فضا ته چرخولو اجازه ورکوي، او د دقت او چرخولو قوت د مهمې برخې دی. مثلاً، د موندل کارونو روباتونه په دقت یې د جونکو زاویې کنټرول لپاره نیاز لري ترڅو د قطعاتو د دقیق نصب تأمين وکړي. خطی جونکونه یو مستقيم څخه څخه حرکت ورکوي؛ مثلاً، یو صنعتي پالتونه روبات یو خطی جونکه دی، چې په ثباته توګه کالونه چلوي او د بلولو او پایولو کارونه دقیق اجراوي.
په جونکو انتخاب کولو کې، د حرکت دقت، بار بردنې قدرت او طول عمر په نظر وګټئ. د دقت لوړې جونکونه روباتونه د حرکتونو په دقت بیا کړي، د بار بردنې لوړې قدرت ګرځې د لوی تجهیزاتو یا اشیاء بردنې نیازونه پورته کولی شي؛ طول عمر لوړې جونکونه د مدتې کار کولو دوران ګټه شوي ډولونو تعداد کم کړي.

(B) قوه نظام

موټرونه
موټرونه د روباتونو د قوه اصلي منبع دي. مشهوره انواع د DC موټرونه، AC موټرونه او ګامبردار موټرونه شامل دي. DC موټرونه ساده سازمان لري او کنټرولولو سره آسان دي، عام طور د کچه روباتونو کې استعمال کیږي چې د سرعت او چرخولو قوت نیازونه متوسط دي، مثلاً د تعلیمي روباتونه. AC موټرونه د قوه او کارکردګی لوړ دي، د لوی صنعتي تولید روباتونو ته مناسب دي، په مداومه او پایداره توګه قوه ورکوي. ګامبردار موټرونه د دقیق موقعیت کنټرول قابلیت ترلوړه شته دي، عام طور د دقیق حرکت کنټرول په نیازونو کې استعمال کیږي، مثلاً 3D چاپ روباتونه، چې په دقیق ډول چاپ کنده کې د موقعیت کنټرول کولی شي ترڅو د کیفیت لوړ چاپ شوي مډلونه تأمين وکړي.
په موټرونه انتخاب کولو کې، د روبات سرعت، چرخولو قوت او کنټرول دقت په بنګه د نوع د تعیین کړئ. که یو روبات په سرعت چلولو ته نیاز لري، لوړه قوه موټرونه نیاز دی؛ که کارونه په خورا دقیق موقعیت کنټرول نیاز لري، ګامبردار موټرونه یا د دقت لوړ سرو موټرونه بهتره انتخاب دي.

بطاریه یا قوه ورکوونکی
د متحرک روباتونو یا د مستقل کار کولو نیازمند روباتونو لپاره، بطاریه یو مهمه قوه منبع دي. مشهوره بطاریه انواع د لیتيوم بطاریه او سرب-اسيد بطاریه شامل دي. لیتيوم بطاریه د قوه چگالی لوړه، خفيف او د خودکار خالص شوونې نرخ کم دي، چې په ټولو قابل حمل او لوړه کارکردګی روباتونو کې د استعمال ډیره کیږي، مثلاً ډرونونه او روباتي چاپکې. سرب-اسيد بطاریه د قیمت لوړه او د امنیت بهتره دي، لکه چې د قوه چگالی کم دي، عام طور د وزن او قیمت حساس شرایطو کې استعمال کیږي، مثلاً د ساده صنعتي چلونکو چارکي.
که روبات په یو ثابت جای کار کړي، د یو قوه ورکوونکي په واسطه قوه ترلاسه کولی شي. په بطاریه یا قوه ورکوونکي انتخاب کولو کې، د روبات کارولو مدت، شارژولو مدت او بطاریه بدلولو آسانۍ په نظر وګټئ. که روبات په مداومه توګه لوی مدت کار کړي، لوړه ظرفیت او طول عمر بطاریه یا یو پایداره قوه ورکوونکي نظام انتخاب کړئ.

(C) سنسورونه

د رویې سنسورونه
د رویې سنسورونه د روبات "چشمونه" دی، چې د روبات ته د پیرودونکي چارواکې کولو اجازه ورکوي. مشهوره د رویې سنسورونه د کیمرې او LiDAR (د روښانه یافتن او فاصله یې کول) شامل دي. کیمرې د تصویر او ویډیو معلوماتو ګټل کولی شي، چې د تصویر پروسېس کولو تکنالوژۍ ترمنځ د اشیاء ډول، رنګ او موقعیت پوهېږي. مثلاً، د هوشیاری سلامتی روباتونو کې، کیمرې په مداومه توګه د نظارت شوی علاقې کې د شخصونو او اشیاء په نظر وګټي، نامعمولي رفتارونه په شناسه کړي او په مدت وخت کې اعلان وکړي. LiDAR د لیزر پرتو ورکولو او د انعکس شوي روښانې ټولنه په مدت وخت کې ګټل کولو په واسطه 3D محیط معلومات ترلاسه کوي، د روبات پیرودونکي د یو څخه په یو څخه د یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې یو څخه په یو څخه یې ی......

LiDAR 通过发射激光束并测量反射光的时间来获取3D环境信息，准确地绘制出机器人的周围环境，帮助更好地进行路径规划和避障。在扫地机器人中，LiDAR 可以创建房间地图，使清洁更加高效。
在选择视觉传感器时，需要考虑分辨率、视场角、帧率和抗干扰能力。高分辨率传感器提供更清晰的图像信息，大视场角可以让机器人监控更大的区域，高帧率确保图像实时性，强抗干扰能力确保在复杂环境中准确操作。

力传感器
力传感器检测机器人与外部环境之间的力的大小和方向。它们在需要物理交互的任务中至关重要。例如，在精密装配过程中，力传感器可以感知装配过程中的微小力变化，使机器人能够调整其动作，确保正确安装组件，并避免因力过大或过小而损坏。

在工业打磨机器人中，力传感器可以实时监测打磨力，确保一致的打磨质量。在选择力传感器时，应关注测量精度、量程和响应速度。高精度力传感器可以更准确地检测力的变化，根据机器人的任务确定适当的量程，快速响应速度使机器人能够迅速对力的变化做出反应。

距离传感器
距离传感器测量机器人与周围物体之间的距离。常见的类型包括超声波传感器和红外传感器。超声波传感器发射超声波并测量反射波来确定距离，适用于短距离测量，精度通常为厘米级，常用于小型机器人（如家用扫地机器人）的避障，使用超声波传感器检测墙壁和家具的距离以避免碰撞。

红外传感器利用红外光检测距离，检测范围相对较窄但响应速度快，常用于要求高速检测的应用，如玩具机器人的简单避障功能。在选择距离传感器时，应考虑测量范围、精度和对不同环境的适应性。不同类型的距离传感器在不同条件下表现可能不同；例如，红外传感器在复杂的光照环境下可能会受到干扰，而超声波传感器相对更为稳定。

III. 机器人硬件选择需考虑的因素

(A) 任务需求

精度要求
如果机器人的任务有极高的精度要求，例如芯片制造中的光刻机器人，则在硬件选择时必须重点关注各种组件的精度。电机需要高精度编码器以确保运动精度，关节组件必须具有最小的运动误差，传感器也需要高分辨率和高精度型号。

例如，其视觉传感器的分辨率可能需要达到微米级别，以准确完成芯片光刻任务。对于精度要求相对较低的一般装配任务，可以选择性价比更高且精度适中的硬件组件。但要确保它们满足基本的精度标准，以保证装配质量。

负载能力
当机器人需要搬运重物时，负载能力是一个关键考虑因素。例如，港口集装箱搬运机器人必须搬运几吨重的集装箱，因此其机身框架、关节组件和动力系统必须具有足够的负载能力。

电机必须提供足够的扭矩来驱动机器人搬运重物，关节必须承受相应的重量和应力，机身框架必须坚固耐用。如果机器人仅执行轻型操作，例如在电子生产线上的小型组件拾取和放置，负载能力要求相对较低，可以选择较轻的硬件配置，具有较小的负载能力。

速度要求
对于需要快速完成任务的机器人，例如包裹分拣机器人，速度是一个重要指标。这要求选择高转速和快速响应的电机，以及快速运动和灵活移动的关节。同时，机器人的控制系统必须高效处理数据，确保机器人按设定的快速节奏运行。
对于速度要求较低的机器人任务，例如在较为宽松环境下的农业收割机器人，可以选择速度适中但成本较低的硬件配置，以平衡性能和成本。

(B) 工作环境因素

温度和湿度
在高温环境下工作的机器人，例如冶金行业的高温炉检查机器人，需要耐高温的硬件。电机绝缘材料必须能承受高温，电子元件必须在高温下稳定工作，机身框架材料可能还需要特殊高强度、耐高温合金。
对于在潮湿环境下工作的机器人，例如水下探测机器人，要考虑硬件的防水防潮性能。电路板需要特殊防潮处理，电机和传感器必须密封良好，防止水分损害。

灰尘和腐蚀性物质
在多尘环境中工作的机器人，例如地下矿井检查机器人，灰尘容易进入机器人体内，影响正常硬件运行。因此，机器人需要良好的防尘设计，电机和传感器应有防尘罩，机身框架的缝隙应密封。
如果工作环境中含有腐蚀性物质，例如化工生产车间的机器人，硬件材料必须耐腐蚀。例如，机身框架可以使用不锈钢，电子元件应进行防腐处理，延长机器人的使用寿命。

空间限制
在有限空间内工作的机器人，例如在狭窄室内空间操作的家庭服务机器人，需要紧凑的尺寸。这要求在硬件选择时选择较小的电机、传感器和控制模块，并合理设计机身框架，使其能够在有限的空间内灵活移动。
对于在开阔空间工作的大型机器人，虽然空间限制相对较低，但仍需考虑设备布局的合理性，便于安装、维护和操作。

(C) 成本因素

硬件采购成本
不同品牌和型号的机器人硬件价格差异很大。在选择硬件时，要综合考虑预算。例如，一些进口的高精度机器人组件价格昂贵，而性能满足基本要求的国产产品相对便宜。如果预算有限，可以在确保基本任务完成的前提下选择性价比高的国产硬件。
但需要注意的是，价格不应成为唯一标准；过低的价格可能意味着硬件质量和性能不足，影响机器人的长期使用和工作效率。

运营成本
机器人运营成本包括能耗和维护费用。一些高性能电机可能耗电量较大，而节能电机可以降低运营成本。在选择硬件时，要考虑其能耗。
维护成本也不可忽视。例如，易于拆卸和更换组件的硬件设计可以降低维修难度和成本。此外，选择可靠耐用的硬件可以减少故障频率，从而降低维护成本。

IV. 机器人硬件选择的过程

(A) 明确需求
首先，明确机器人需要执行的具体任务。是工业生产中的焊接还是搬运，还是服务领域的清洁和陪伴？明确任务后，确定机器人对精度、负载能力、速度等方面的要求。例如，如果是电子电路板焊接机器人，需要极高的精度以准确焊接小型电子元件；如果是物流仓库中的货物搬运机器人，则需要较大的负载能力和较快的操作速度。

(B) 市场调研
广泛调研市场上的机器人硬件供应商和产品。了解不同品牌和型号的特点、性能参数、价格及用户评价。相关信息可以通过网络搜索、行业展览和咨询专业人士获得。例如，上网搜索机器人硬件供应商的官方网站查看产品描述；参加机器人行业展览会亲自体验不同的硬件产品；咨询已经使用机器人的企业，了解他们在硬件选择方面的经验和教训。

(C) 制定方案
根据调研结果和明确的需求，制定多个硬件选择和配置方案。在方案中详细列出每个硬件组件的品牌、型号、规格和预估成本。对比分析不同方案，权衡利弊。例如，方案A可能使用进口高精度电机，但成本较高；方案B使用国产性价比高的电机，精度略低但能满足基本任务要求且成本较低。通过这样的比较，选择最合适的方案。

(D) 测试与评估
在实际购买硬件之前，进行小规模测试和评估。如果条件允许，搭建一个简单的测试平台，安装候选硬件组件，运行一些模拟任务，观察机器人的运行情况。测试精度、稳定性、可靠性等指标是否符合要求。例如，对于视觉传感器，将不同形状和颜色的物体放在测试平台上，检测机器人能否准确识别和定位；对于关节组件，观察其在运动过程中是否存在卡顿或抖动等问题。根据测试与评估结果，进一步优化和调整选择方案。

V. 结论
机器人硬件的选择与配置是一个复杂而关键的过程，直接影响机器人能否高效稳定地完成工作任务。在选择过程中，要充分考虑机器人的任务需求、工作环境因素和成本因素。通过明确需求、市场调研、制定方案和测试评估等步骤，选择最适合的硬件配置。只有这样，才能构建高性能、高性价比的机器人，使其在各个领域发挥最大价值，不断推动机器人技术的发展，为人们的生产和日常生活带来更多便利和创新。