Ключові поради для вибору обладнання робота: підвищуйте ефективність зараз

I. Важливість вибору обладнання робота

Роботи зараз відіграють все більшу роль у різних сферах, від промислового виробництва до сфери послуг, від наукових досліджень до повсякденного життя. Щоб забезпечити ефективне та стабільне функціонування роботів, вибір та налаштування обладнання є ключовим першим кроком. Правильне обладнання може гарантувати точне виконання завдань роботами, підвищити продуктивність праці та знизити ймовірність виникнення помилок. Наприклад, у промисловому виробництві неправильно сконфігурований робот може часто дозволяти операційні помилки, що впливає на якість продукції та хід виробництва. У медичних службових роботах непридатне обладнання може не здати точно виконати допомогу при хірургічних операціях або догляд за пацієнтами, і навіть загрожувати безпеці пацієнтів. Тому правильний вибір та налаштування обладнання робота є основою для виконання призначених функцій роботами.

II. Основні компоненти обладнання робота

(A) Механічна конструкція

Корпус
Корпус робота є його основною підтримуючою конструкцією. Зазвичай матеріалами є алюмінієва сплав та сталь. Корпуси з алюмінієвого сплаву легкі, що сприяє руху та функціонуванню робота, роблячи їх придатними для роботів з високими вимогами до ваги та частих рухів, таких як логістичні обслуговувальні роботи. Стальні корпуси мають високу міцність та можуть витримувати великі навантаження, зазвичай використовуються в важких промислових роботах, таких як сварювальні роботи на автомобільному виробничому цеху, яким доводиться витримувати вагу сварювального обладнання та вплив ударних сил під час сварювання протягом довгого періоду.
При виборі корпусу врахуйте робоче середовище та вимоги до завдання робота. Якщо робот працює в просторі з обмеженим простором та чутливим до ваги, корпус з алюмінієвого сплаву буде більш придатним; для сценаріїв з високим навантаженням та складними умовами праці, стальний корпус є кращим вибором.

Компоненти шарнірів
Шарніри є ключовими деталями, які дозволяють роботам виконувати різні рухи. Зазвичай типи шарнірів включають обертальні та лінійні. Обертальні шарніри дозволяють роботові руці обертатися в площині або в просторі, і їх точність та вивід моменту важливі. Наприклад, роботи, які використовуються у зборці, потребують високої точності контролю кутів шарнірів, щоб гарантувати точну установку компонентів. Лінійні шарніри надають рух у прямому напрямку; наприклад, підйомній шарнір промислового палетизувального робота є лінійним, який має стабільно перевозити вантаж та точно виконувати підйом та опускання.
При виборі компонентів шарнірів зверніть увагу на точність руху, вміст навантаження та тривалість. Високоточні шарніри можуть робити рухи роботів більш точними, покращуючи якість роботи; шарніри з високим вмістом навантаження можуть задовольняти потреби в перевезенні важчих інструментів або предметів; тривалий термін служби шарнірів може гарантувати менше виникнення аварій під час довгострокового використання.

(B) Енергетична система

Електродвигуни
Електродвигуни є основним джерелом енергії для роботів. Зазвичай типи включають ДС-електродвигуни, АС-електродвигуни та крокові двигуни. ДС-електродвигуни мають просту конструкцію та є легко управлюваними, зазвичай використовуються в невеликих роботах з помірними вимогами до швидкості та моменту, таких як освітні роботи. АС-електродвигуни мають більшу потужність та ефективність, придатні для великих роботів у промисловому виробництві, надаючи постійну та стабільну енергію. Крокові двигуни відомі своєю високою точністю керування положенням, часто використовуються в застосуваннях, які потребують точного керування рухом, таких як 3D-принтерні роботи, які можуть точно керувати положенням головки принтера, забезпечуючи високоякісні моделі.
При виборі електродвигунів визначте тип на основі швидкості, вимог до моменту та точності керування. Роботи, яким потрібен швидкий рух, можуть потребувати більш потужних електродвигунів; для завдань з дуже високими вимогами до точності положення, крокові двигуни або високоточні серводвигуни є кращим вибором.

Акумулятор або джерело живлення
Для мобільних роботів або роботів, яким потрібна незалежна робота, акумулятори є важливим джерелом енергії. Зазвичай типи акумуляторів включають літієві акумулятори та свинцево-кислотні. Літієві акумулятори мають високу енергетичну густину, є легкими та мають низькі показники саморозряду, що все більше використовуються у різних портативних та високопродуктивних роботах, таких як дрони та роботи-пилососи. Свинцево-кислотні акумулятори мають нижчу вартість та кращу безпеку, але відносно нижчу енергетичну густину, зазвичай використовуються в ситуаціях, чутливих до ваги та вартості, таких як прості промислові обслуговувальні вагони.
Якщо робот працює в фіксованому місці, він може отримувати енергію через розетку. При виборі акумуляторів або джерел живлення врахуйте тривалість роботи робота, час зарядки та легкість заміни акумуляторів. Для роботів, яким потрібна довга неперервна робота, виберіть акумулятори високої ємності або стабільну систему живлення.

(C) Датчики

Датчики зору
Датчики зору виступають як "очі" робота, дозволяючи йому "бачити" оточення. Зазвичай датчики зору включають камери та LiDAR (Лазерне визначення відстані). Камери можуть захоплювати інформацію зображень та відео, дозволяючи роботам розпізнавати форми, кольори та положення об'єктів за допомогою технологій обробки зображень. Наприклад, у розумних роботах безпеки камери можуть в реальному часі моніторити персонал та об'єкти в зоні спостереження, виявляти аномальні поведінки та вчасно видавати сигнал тривоги. LiDAR вимірює час відбитого світла після випромінювання лазерних променів, отримуючи 3D-інформацію про оточення, точно картаючи оточення робота, що допомагає кращому плануванню маршруту та уникненню перешкод. У роботах-пилососах LiDAR може створювати карти кімнат, дозволяючи більш ефективне прибирання.
При виборі датчиків зору врахуйте роздільну здатність, поле зору, частоту кадрів та здатність до протидії завадам. Високороздільні датчики надають більш чітку інформацію зображення, велике поле зору дозволяє роботу моніторити більшу площу, висока частота кадрів забезпечує реальність часу зображення, а сильна здатність до протидії завадам забезпечує точне функціонування в складних середовищах.

Датчики сили
Датчики сили виявляють величину та напрямок сили між роботом та зовнішнім середовищем. Вони є важливими в задачах роботів, які потребують фізичного взаємодії з об'єктами. Наприклад, під час точного збору, датчики сили можуть відчувати незначні зміни сили під час процесу збору, дозволяючи роботу коригувати свої рухи, щоб гарантувати правильну установку компонентів та уникнути пошкодження через надмірну або недостатню силу.

У промислових шліфувальних роботах, датчики сили можуть в реальному часі моніторити шліфувальну силу, забезпечуючи постійну якість шліфування.При виборі датчиків сили зверніть увагу на точність вимірювання, діапазон та швидкість відгуку. Високоточні датчики сили можуть більш точно виявляти зміни сили, відповідний діапазон має бути визначений на основі завдання робота, а швидка швидкість відгуку дозволяє роботу оперативно реагувати на зміни сили.

Датчики відстані
Датчики відстані вимірюють відстань між роботом та оточуючими об'єктами. Зазвичай типи включають ультразвукові датчики та інфрачервоні. Ультразвукові датчики випромінюють ультразвукові хвилі та вимірюють відбиті хвилі, щоб визначити відстань, придатні для коротковідстаневого вимірювання з точністю, зазвичай на рівні сантиметрів, зазвичай використовуються для уникнення перешкод у невеликих роботах, таких як домашні роботи-пилососи, які використовують ультразвукові датчики для виявлення відстаней до стін та меблів, щоб уникнути зіткнень.

Інфрачервоні датчики використовують інфрачервоний світло для виявлення відстані, з відносно вузьким діапазоном виявлення, але швидкою швидкістю відгуку, зазвичай використовуються в застосуваннях з високими вимогами до швидкості виявлення, таких як прості функції уникнення перешкод у іграшкових роботах.При виборі датчиків відстані врахуйте діапазон вимірювання, точність та пристосованість до різних середовищ. Різні типи датчиків відстані можуть вести себе по-різному в різних умовах; наприклад, інфрачервоні датчики можуть бути заваджувані в складних світлових умовах, тоді як ультразвукові датчики є відносно стабільнішими.

III. Фактори, які треба врахувати при виборі обладнання робота

(A) Вимоги до завдання

Вимоги до точності
Якщо завдання робота має дуже високі вимоги до точності, такі як литографські роботи у виробництві чипів, то точність різних компонентів має бути ключовою увагою під час вибору обладнання. Електродвигуни потребують високоточних енкодерів, щоб гарантувати точність руху, компоненти шарнірів мають мінімальні помилки руху, а датчики також потребують моделей з високою роздільною здатністю та точністю.

Наприклад, роздільна здатність датчика зору може бути на рівні мікрометра, щоб точно виконати завдання літографії чипів.Для загальних завдань збору з відносно нижчими вимогами до точності, можна обрати компоненти обладнання з більшою вартісною та середньою точністю. Однак, забезпечте, щоб вони відповідали базовим стандартам точності, щоб гарантувати якість збору.

Вміст навантаження
Коли робот повинен перевозити важкі предмети, вміст навантаження є ключовим розглядом. Наприклад, робот, що обслуговує контейнери в порту, повинен перевозити контейнери, які важать декілька тонн, що вимагає, щоб корпус, компоненти шарнірів та енергетична система мали достатній вміст навантаження.

Електродвигуни повинні забезпечувати достатній момент для того, щоб робот могла перевозити важкі навантаження, шарніри повинні витримувати відповідну вагу та напруженість, а корпус повинен бути міцним та тривалим.Якщо робот виконує лише легкі операції, такі як підйом та розміщення невеликих компонентів на лінії виробництва електроніки, вимоги до вмісту навантаження є відносно низькими, що дозволяє використовувати легкі конфігурації обладнання з меншим вмістом навантаження.

Вимоги до швидкості
Для роботів, яким потрібно швидко виконувати завдання, таких як роботи для сортування поштових відправлень, швидкість є важливим індикатором. Це вимагає вибору електродвигунів з високою швидкістю обертання та швидким відгуком, а також шарнірів з швидким рухом та гнучким переміщенням. Одночасно, система керування робота повинна ефективно обробляти дані, щоб гарантувати, що робот працює на заданій швидкій швидкості.
Для завдань роботів з нижчими вимогами до швидкості, таких як роботи для збору врожаю в сільському господарстві, що працюють в відносно спокійному середовищі, можна обрати конфігурації обладнання з середньою швидкістю, але нижчою вартістю, щоб збалансувати продуктивність та вартість.

(B) Фактори робочого середовища

Температура та вологість
Роботи, що працюють у високотемпературних середовищах, таких як роботи для огляду високотемпературних печей у металургії, потребують обладнання, що стійке до високих температур. Матеріали ізоляції електродвигунів повинні витримувати високі температури, електронні компоненти повинні стабільно працювати при високих температурах, а матеріали корпусу можуть також потребувати спеціальних сплавів з високою міцністю та стійкістю до високих температур.
Для роботів, що працюють у вологих середовищах, таких як роботи для підводного дослідження, врахуйте водонепроникність та влагостійкість обладнання. Плати повинні мати спеціальне влагозахисне покриття, а електродвигуни та датчики повинні бути добре герметизовані, щоб запобігти пошкодженню водою.

Пил та корозійні речовини
У пильних середовищах, таких як роботи для огляду шахт, пил легко потрапляє всередину робота, впливаючи на нормальне функціонування обладнання. Тому робот повинен мати хорошу пилозахисну конструкцію, електродвигуни та датчики повинні мати пилозахисні кришки, а щілини корпусу повинні бути герметизовані.
Якщо робоче середовище містить корозійні речовини, таких як роботи у хімічних виробничих цехах, матеріали обладнання повинні бути стійкими до корозії. Наприклад, корпус може бути виконаний з нержавіючої сталі, а електронні компоненти повинні пройти антикорозійну обробку, щоб продовжити строк служби робота.

Обмеження простору
Роботи, що працюють у обмеженому просторі, таких як домашні обслуговувальні роботи, що працюють у вузьких внутрішніх просторах, потребують компактних розмірів. Це вимагає вибору менших електродвигунів, датчиків та модулів керування під час вибору обладнання, а також раціонального проектування корпусу, щоб забезпечити гнучкий рух у обмеженому просторі.
Для великих роботів, що працюють у відкритих просторах, хоча обмеження простору є відносно низькими, все ж слід врахувати раціональність розташування обладнання для легкості встановлення, обслуговування та експлуатації.

(C) Фактори вартості

Вартість закупівлі обладнання
Різні марки та моделі обладнання роботів значно відрізняються за ціною. Під час вибору обладнання врахуйте бюджет комплексно. Наприклад, деякі імпортовані високоточні компоненти роботів є дорогими, тоді як подібні вітчизняні продукти з характеристиками, що задовольняють базовим вимогам, є відносно дешевшими. Якщо бюджет обмежений, виберіть вартісне вітчизняне обладнання на умові забезпечення базового виконання завдання.
Однак, зверніть увагу, що ціна не повинна бути єдиним критерієм; занадто низька ціна може свідчити про недостатню якість та характеристики обладнання, що впливає на довгострокове використання та ефективність роботи робота.

Вартість експлуатації
Вартість експлуатації робота включає витрати на енергію та обслуговування. Деякі високопродуктивні електродвигуни можуть мати більші витрати енергії, тоді як енергоефективні електродвигуни можуть знизити вартість експлуатації. Під час вибору обладнання врахуйте його витрати енергії.
Вартість обслуговування не можна знехтувати. Наприклад, конструкції обладнання, які легко розбирати та замінювати компоненти, зменшують складність та вартість ремонту. Крім того, вибір надійного та тривалого обладнання може зменшити частоту виникнення аварій, таким чином знижуючи вартість обслуговування.

IV. Процес вибору обладнання робота

(A) Уточнення вимог
Спочатку ясно зрозумійте, яке конкретне завдання має виконувати робот. Це сварювання чи обслуговування в промисловому виробництві, чи прибирання та співтовариство у сфері послуг? Після уточнення завдання, виз