Հիմնական råսահարություններ ռոբոտի հարդվարության ընտրության համար. Այժմ բարձրացրեք արդյունավետությունը

I. Ռոբոտների հարդվածային ընտրության կարևորությունը

Ռոբոտները սերտ ներկայացվում են տարբեր ոլորտներում, սկսած պարտադիր արտադրությունից հասնելով սպառողական սերվիսի մինչև գիտահետազոտական հետազոտությունները և օրային կյանքը։ Ռոբոտների արդյունավետ և կայուն աշխատանքի համար հարդվածային ընտրությունը և կազմակերպումը է առաջին կարևոր քայլը։ Համապատասխան հարդարանքը կարող է պարապել որ ռոբոտները ճիշտ կատարեն նրանց առաջադրանքները, բարձրացնեն աշխատանքային էֆեկտիվությունը և նվազեցնեն սխալների հավանականությունը։ Օրինակ, պարտադիր արտադրության մեջ սխալ կազմակերպված ռոբոտը կարող է հաճախ հանդիպել գործողության սխալների, որոնք ազդում են արտադրանքի որակի և արտադրանքի ընթացքի վրա։ Մեդիկական սպառողական ռոբոտների դեպքում անհամապատասխան հարդարանքը կարող է չկատարել ճիշտ խիրուրգական օգնություն կամ հիվանդի կարելիք աշխատանքներ, որոնք կարող են նույնիսկ վնասել հիվանդի անվտանգությանը։ Այսպիսով, ռոբոտների ճիշտ հարդարանքի ընտրությունը և կազմակերպումը հիմք է ռոբոտների նպատակահարմար ֆունկցիոնացման համար։

II. Ռոբոտների հարդարանքի գլխավոր բաղադրիչները

(A) Մեխանիկական կառուցվածք

Սկզբնական շրջան
Ռոբոտի սկզբնական շրջանը նրա հիմնական աջակցող կառուցվածքն է։ распрстраненные материалы включают алюминиевые сплавы и сталь. Ալյումինի շրջանները թափոն են, որը առաջացնում է ռոբոտների շարժումները և գործարկումը ավելի հեշտ, ինչը համապատասխանում է բարձր կշռով և հաճախ շարժվող ռոբոտներին, ինչպիսին են լոգիստիկական տրանսպորտային ռոբոտները։ Ստալյան շրջանները ունեն բարձր ուժ և կարող են կարգավորել մեծ բեռնավորություններ, ընդհաufigо используемых в тяжелых промышленных роботах, таких как сварочные роботы на автомобильных заводах, которые должны выдерживать вес сварочного оборудования и ударные нагрузки при длительной сварке.
Ընտրելիս սկզբնական շրջանը պետք է դիմել ռոբոտի աշխատանքային շրջակայքին և առաջադրանքների պահանջներին։ Եթե աշխատում է սահմանափակ տարածքում և կշռի ạy nhạy cảm, khung hợp kim nhôm là phù hợp hơn; trong các kịch bản có tải trọng cao và điều kiện làm việc phức tạp, khung thép là sự lựa chọn tốt hơn.

Միացման կազմակերպումներ
Միացման կազմակերպումները են կենտրոնական բաղադրիչները, որոնք հնարավորություն են տալիս ռոբոտներին կատարել տարբեր շարժումներ։ Տարածված միացման տեսակները ներառում են պտտվող և գծային միացումները։ Պտտվող միացումները հնարավորություն են տալիս ռոբոտի բազուկը պտտվել հարթության կամ տարածության մեջ, և դրանց ճշգրտությունը և ուժային արդյունավետությունը կարևոր են։ Օրինակ, ասամբլի աշխատանքներում օգտագործվող ռոբոտները պետք է ունենան բարձր ճշգրտությամբ միացման անկյունների կառավարում, որպեսզի պարզ համար կազմակերպեն կազմակերպած բաղադրիչները։ Գծային միացումները տալիս են շարժում ուղղագծային ուղղությամբ. например, подъемный шарнир промышленного паллетизирующего робота является линейным шарниром, который должен стабильно переносить груз и точно выполнять операции подъема и опускания.
При выборе шарнирных узлов следует учитывать точность движения, грузоподъемность и долговечность. Высокоточные шарниры позволяют роботам двигаться более точно, улучшая качество работы; шарниры с высокой грузоподъемностью могут удовлетворять потребности в перемещении более тяжелых инструментов или предметов; долговечные шарниры обеспечивают меньшее количество поломок при длительном использовании.

(B) Էներգետիկ համակարգ

Մոտորներ
Մոտորները են ռոբոտների գլխավոր էներգիայի աղբյուրը։ Տարածված տեսակները ներառում են ԴՍ-մոտորները, ԱԿ-մոտորները և քայլային մոտորները։ ԴՍ-մոտորները ունեն պարզ կառուցվածք և հեշտ կառավարվում են, հաճախ օգտագործվում են փոքր ռոբոտներում միջին արագություն և ուժային պահանջներով, ինչպիսին են կրթական ռոբոտները։ ԱԿ-մոտորները ունեն բարձր ուժ և էֆեկտիվություն, հարմար են մեծ ռոբոտների համար պարտադիր արտադրության մեջ, առաջացնելով շարունակական և կայուն ուժ։ Քայլային մոտորները հայտնի են իրենց բարձր ճշգրտությամբ դիրքային կառավարմամբ, հաճախ օգտագործվում են կիրառություններում, որտեղ պետք է ճշգրիտ շարժում, ինչպիսին են 3D պինգ ռոբոտները, որոնք կարող են ճշգրիտ կառավարել պինգ գլուխի դիրքը, ապահովելով բարձր որակի պինգ մոդելներ։
Ընտրելիս մոտորները պետք է որոշել ռոբոտի արագության, ուժային պահանջների և կառավարման ճշգրտության հիման վրա։ Ռոբոտները, որոնց պետք է արագ շարժվեն, կարող են պահանջել բարձր ուժով մոտորներ. для задач, требующих чрезвычайно высокой точности позиционирования, лучше всего подходят шаговые двигатели или высокоточные сервомоторы.

Բատարիա կամ էլեկտրական կայան
Մոբիլ ռոբոտների կամ ռոբոտների, որոնց պետք է անկախ գործարկվեն, համար բատարիաները են կարևոր էներգիայի աղբյուրը։ Տարածված բատարիաների տեսակները ներառում են լիթիում բատարիաները և առաջարկ բատարիաները։ Լիթիում բատարիաները ունեն բարձր էներգիայի խտություն, թափոն են և ունեն ցածր սեփական ռելեքտում, ավելի հաճախ օգտագործվում են տարբեր պորտատիվ և բարձր էֆեկտիվ ռոբոտներում, ինչպիսին են դրոնները և ռոբոտային վակուում համար։ Առաջարկ բատարիաները ունեն ցածր գն և ավելի անվտանգ են, բայց ունեն համեմատաբար ցածր էներգիայի խտություն, հաճախ օգտագործվում են կշռի և գնի պայմաններով սենսիտիվ դեպքերում, ինչպիսին են պարզ պարտադիր առաքման վանդակները։
Եթե ռոբոտը գործում է ֆիքսված դիրքում, այն կարող է ստանալ էներգիա էլեկտրական կայանից։ Բատարիաների կամ էլեկտրական կայանների ընտրության ժամանակ պետք է դիմել ռոբոտի աշխատանքային ժամանակի, լարման ժամանակի և բատարիայի փոխարինման հեշտության հարցերին։ Ռոբոտների համար, որոնց պետք է կատարեն երկար շարունակական աշխատանք, պետք է ընտրել բարձր տարողությամբ, երկար աշխատանքային ժամանակով բատարիաներ կամ կայուն էլեկտրական կայանի համակարգ։

(C) Սենսորներ

Վիզուալ սենսորներ
Վիզուալ սենսորները են ռոբոտի համար իր "աչքերը", որոնք թույլ են տալիս ռոբոտին "տեսնել" իր շրջապատող միջավայրը։ Տարածված վիզուալ սենսորները ներառում են կամերաները և LiDAR (Light Detection and Ranging)։ Կամերաները կարող են գրանցել պատկեր և տեսագրություն, թույլ տալիս ռոբոտներին ճանաչել օբյեկտների ձևը, գույնը և դիրքը պատկերի մշակման տեխնոլոգիայի միջոցով։ Օրինակ, ինտելեկտուալ անվտանգության ռոբոտներում կամերաները կարող են իրական ժամանակով դիտել սպառողների և օբյեկտների մոնիթորավորումը դիտորդական տարածաշրջանում, ճանաչել անստանդարտ վարքը և շարունակ ազդել աղքատություններով։ LiDAR-ը չափում է լազեր լույսի հատումից հետո հատումի ժամանակը, ստանում է 3D միջավայրի տեղեկատվությունը, ճշգրիտ քարտեզագրում ռոբոտի շրջապատը, օգնելով ավելի լավ ուղի պլանավորման և աstacle avoidance. In robotic vacuum cleaners, LiDAR can create room maps, enabling more efficient cleaning.
When selecting vision sensors, consider resolution, field of view, frame rate, and anti-interference capability. High-resolution sensors provide clearer image information, a large field of view allows the robot to monitor a larger area, a high frame rate ensures image real-time performance, and strong anti-interference capability ensures accurate operation in complex environments.

Force Sensors
Force sensors detect the magnitude and direction of force between the robot and the external environment. They are crucial in robot tasks requiring physical interaction with objects. For example, during precise assembly, force sensors can perceive minor changes in force during the assembly process, allowing the robot to adjust its movements to ensure correct component installation and avoid damage from excessive or insufficient force.

In industrial grinding robots, force sensors can monitor grinding force in real time, ensuring consistent grinding quality.When selecting force sensors, focus on measurement precision, range, and response speed. High-precision force sensors can more accurately detect force changes, the appropriate range should be determined based on the robot's task, and fast response speed enables the robot to react promptly to force changes.

Distance Sensors
Distance sensors measure the distance between the robot and surrounding objects. Common types include ultrasonic sensors and infrared sensors. Ultrasonic sensors emit ultrasonic waves and measure the reflected waves to determine distance, suitable for short-range measurement with accuracy typically at the centimeter level, commonly used for obstacle avoidance in small robots, such as household robotic vacuums using ultrasonic sensors to detect distances to walls and furniture to avoid collisions.

Infrared sensors use infrared light to detect distance, with a relatively narrower detection range but fast response speed, commonly used in applications with high detection speed requirements, such as simple obstacle avoidance functions in toy robots.When selecting distance sensors, consider measurement range, accuracy, and adaptability to different environments. Different types of distance sensors may perform differently under various conditions; for example, infrared sensors may be interfered with in complex lighting environments, while ultrasonic sensors are relatively more stable.

III. Factors to Consider in Robot Hardware Selection

(A) Task Requirements

Precision Requirements
If the robot's task has extremely high precision requirements, such as lithography robots in chip manufacturing, then precision of various components must be a key focus during hardware selection. Motors need high-precision encoders to ensure movement accuracy, joint components must have minimal motion error, and sensors also need high-resolution and high-precision models.

For example, the resolution of its vision sensor may need to reach the micrometer level to accurately complete chip lithography tasks.For general assembly tasks with relatively lower precision requirements, hardware components with higher cost-effectiveness and moderate precision can be selected. However, ensure they meet basic precision standards to guarantee assembly quality.

Load Capacity
When a robot needs to carry heavy objects, load capacity is a key consideration. For example, a container handling robot at a port must carry containers weighing several tons, requiring the body frame, joint components, and power system to have sufficient load capacity.

Motors must provide enough torque to drive the robot to carry heavy loads, joints must withstand corresponding weight and stress, and the body frame must be robust and durable.If the robot only performs light operations, such as picking and placing small components on an electronics production line, the load capacity requirement is relatively low, allowing for lighter hardware configurations with smaller load capacity.

Speed Requirements
For robots needing to complete tasks quickly, such as parcel sorting robots, speed is an important indicator. This requires selecting motors with high rotational speed and fast response, as well as joints with fast motion and flexible movement. Simultaneously, the robot's control system must efficiently process data to ensure the robot operates at the set fast pace.
For robot tasks with lower speed requirements, such as agricultural harvesting robots working in relatively relaxed environments, hardware configurations with moderate speed but lower cost can be selected to balance performance and cost.

(B) Working Environment Factors

Temperature and Humidity
Robots working in high-temperature environments, such as high-temperature furnace inspection robots in metallurgical industries, require hardware with high-temperature resistance. Motor insulation materials must withstand high temperatures, electronic components must operate stably under high temperatures, and body frame materials may also need to be special high-strength, high-temperature-resistant alloys.
For robots working in humid environments, such as underwater exploration robots, consider the hardware's waterproof and moisture-proof performance. Circuit boards need special moisture-proof treatment, and motors and sensors must be well sealed to prevent water damage.

Dust and Corrosive Substances
In dusty environments, such as mine inspection robots underground, dust easily enters the robot's interior, affecting normal hardware operation. Therefore, the robot needs good dust-proof design, motors and sensors should have dust covers, and gaps in the body frame should be sealed.
If the working environment contains corrosive substances, such as robots in chemical production workshops, hardware materials must be corrosion-resistant. For example, the body frame can use stainless steel, and electronic components should undergo anti-corrosion treatment to extend the robot's service life.

Space Constraints
Robots working in limited spaces, such as home service robots operating in narrow indoor spaces, require compact dimensions. This requires selecting smaller motors, sensors, and control modules during hardware selection, while reasonably designing the body frame to allow flexible movement within limited space.
For large robots working in open spaces, although space constraints are relatively low, equipment layout rationality should still be considered for ease of installation, maintenance, and operation.

(C) Cost Factors

Hardware Procurement Cost
Different brands and models of robot hardware vary greatly in price. When selecting hardware, consider the budget comprehensively. For example, some imported high-precision robot components are expensive, while similar domestic products with performance meeting basic requirements are relatively cheaper. If the budget is limited, select cost-effective domestic hardware on the premise of ensuring basic task completion.
However, note that price should not be the sole criterion; excessively low prices may indicate insufficient hardware quality and performance, affecting the robot's long-term use and work effectiveness.

Operating Cost
Robot operating costs include power consumption and maintenance expenses. Some high-performance motors may have higher power consumption, while energy-saving motors can reduce operating costs. When selecting hardware, consider its energy consumption.
Maintenance costs cannot be ignored. For example, hardware designs that are easy to disassemble and replace components reduce repair difficulty and cost. Additionally, selecting reliable and durable hardware can reduce the frequency of failures, thus lowering maintenance costs.

IV. Process of Robot Hardware Selection

(A) Clarify Requirements
First, clearly understand what specific task the robot needs to perform. Is it welding or handling in industrial production, or cleaning and companionship in the service sector? After clarifying the task, determine the robot's requirements for precision, load capacity, speed, etc. For example, if it's a robot for electronic circuit board welding, it requires extremely high precision to accurately weld small electronic components onto the circuit board; if it's a cargo handling robot in a logistics warehouse, it requires larger load capacity and faster operating speed.

(B) Market Research
Conduct extensive research on robot hardware suppliers and products in the market. Understand the characteristics, performance parameters, prices, and user reviews of different brands and models. Relevant information can be obtained through internet searches, industry exhibitions, and consulting professionals. For example, search the official websites of robot hardware suppliers online to view product descriptions; attend robot industry exhibitions to experience different hardware products firsthand; consult enterprises that have already used robots to learn about their experiences and lessons in hardware selection.

(C) Develop Plans
Based on research results and clarified requirements, develop multiple hardware selection and configuration plans. In the plan, list in detail the brand, model, specifications, and estimated cost of each hardware component. Compare and analyze different plans, weigh their pros and cons. For example, Plan A may use imported high-precision motors but has a higher cost; Plan B uses domestically produced cost-effective motors, with slightly lower precision but meets basic task requirements at a lower cost. Through such comparisons, select the most suitable plan.

(D) Testing and Evaluation
Before actually purchasing hardware, conduct small-scale testing and evaluation. If conditions permit, build a simple test platform, install candidate hardware components, run some simulated tasks, and observe the robot's operation. Test whether indicators such as precision, stability, and reliability meet requirements. For