Robot industriels sont largement utilisés dans la fabrication industrielle, comme la construction automobile, les appareils électriques, l'alimentation, etc. Ils peuvent remplacer les opérations mécaniques répétitives et sont des machines qui s'appuient sur leurs propres capacités d'alimentation et de contrôle pour réaliser diverses fonctions. Il peut résister aux commandes humaines et peut également fonctionner selon des programmes préprogrammés. Nous parlons maintenant des principaux composants de base derobot industriels.
1.Sujet
La machinerie principale est la base de la machine et le mécanisme d'actionnement, y compris le gros bras, l'avant-bras, le poignet et la main, qui constituent un système mécanique à plusieurs degrés de liberté. Certains robots disposent également de mécanismes de marche.Robot industrielsavoir 6 degrés de liberté ou même plus. Le poignet possède généralement 1 à 3 degrés de liberté de mouvement.
2. Système d'entraînement
Le système de conduite derobot industrielsest divisé en trois catégories selon la source d'alimentation : hydraulique, pneumatique et électrique. Ces trois types peuvent également être combinés dans un système d'entraînement composite en fonction des besoins. Ou indirectement entraîné par des mécanismes de transmission mécaniques tels que des courroies synchrones, des trains d'engrenages et des engrenages. Le système d'entraînement comporte un dispositif de puissance et un mécanisme de transmission, qui sont utilisés pour mettre en œuvre les actions correspondantes du mécanisme. Chacun de ces trois types de systèmes d'entraînement de base possède ses propres caractéristiques. Le courant dominant actuel est le système de propulsion électrique. En raison de leur faible inertie, les servomoteurs AC et DC à couple élevé et leurs servomoteurs associés (convertisseurs de fréquence AC, modulateurs de largeur d'impulsion DC) sont largement utilisés. Ce type de système ne nécessite pas de conversion d’énergie, est facile à utiliser et dispose d’un contrôle sensible. La plupart des moteurs nécessitent un mécanisme de transmission délicat : un réducteur. Ses dents utilisent un convertisseur de vitesse à engrenages pour réduire le nombre de rotations inverses du moteur au nombre requis de rotations inverses et obtenir un dispositif de couple plus important, réduisant ainsi la vitesse et augmentant le couple. Lorsque la charge est importante, le servomoteur augmente aveuglément. La puissance est très rentable et le couple de sortie peut être augmenté via un réducteur dans une plage de vitesse appropriée. Les servomoteurs sont sujets à la chaleur et aux vibrations basse fréquence lorsqu’ils fonctionnent à basse fréquence. Un travail à long terme et répétitif n’est pas propice à garantir un fonctionnement précis et fiable. L'existence du moteur réducteur de précision permet au servomoteur de fonctionner à une vitesse appropriée, renforçant la rigidité du corps de la machine et produisant un couple plus important. Il existe aujourd'hui deux réducteurs courants : le réducteur d'harmoniques et le réducteur RV.
3. Système de contrôle
Lesystème de contrôle des robotsest le cerveau du robot et le principal facteur qui détermine les fonctions et les fonctions du robot. Le système de contrôle envoie des signaux de commande au système d'entraînement et au mécanisme d'exécution en fonction du programme d'entrée, et les contrôle. La tâche principale derobot industriel La technologie de contrôle consiste à contrôler la gamme d'activités, la posture et la trajectoire, ainsi que le temps d'action derobot industriels dans l’espace de travail. Il présente les caractéristiques d'une programmation simple, d'un fonctionnement du menu logiciel, d'une interface d'interaction homme-machine conviviale, d'invites d'opération en ligne et d'une utilisation pratique. Le système de contrôle est au cœur du robot et les sociétés étrangères concernées sont étroitement liées à nos expériences. Ces dernières années, avec le développement de la technologie microélectronique, les performances des microprocesseurs sont devenues de plus en plus élevées et les prix sont devenus de moins en moins chers. Aujourd'hui, des microprocesseurs 32 bits coûtant entre 1 et 2 dollars américains sont apparus sur le marché. Les microprocesseurs rentables ont apporté de nouvelles opportunités de développement aux contrôleurs de robots, permettant de développer des contrôleurs de robots à faible coût et hautes performances. Afin de doter le système de capacités de calcul et de stockage suffisantes, les contrôleurs de robots sont désormais principalement composés de puissantes séries ARM, séries DSP, séries POWERPC, séries Intel et autres puces. Étant donné que les fonctions et fonctions des puces à usage général existantes ne peuvent pas répondre pleinement aux exigences de certains systèmes robotiques en termes de prix, de fonctionnalités, d'intégration et d'interfaces, cela a donné lieu à une demande pour la technologie SoC (System on Chip) dans les systèmes robotiques. Le processeur est intégré aux interfaces requises, ce qui peut simplifier la conception des circuits périphériques du système, réduire la taille du système et réduire les coûts. Par exemple, Actel intègre des cœurs de processeur NEOS ou ARM7 dans ses produits FPGA pour former un système SoC complet. En termes de contrôleurs de technologie robotique, ses recherches sont principalement concentrées aux États-Unis et au Japon, et il existe des produits matures, comme la société américaine DELTATAU, la société japonaise Pengli Co., Ltd., etc. Son contrôleur de mouvement prend la technologie DSP comme son noyau et adopte une structure ouverte basée sur PC. 4. Effecteur final L'effecteur terminal est un composant relié à la dernière articulation du manipulateur. Il est généralement utilisé pour saisir des objets, se connecter à d’autres mécanismes et effectuer les tâches requises. Les fabricants de robots ne conçoivent ni ne vendent généralement d’effecteurs finaux ; dans la plupart des cas, ils ne fournissent qu’une simple pince. Habituellement, l'effecteur final est installé sur la bride à 6 axes du robot pour effectuer des tâches dans un environnement donné, telles que le soudage, la peinture, le collage et le chargement et le déchargement de pièces, tâches qui nécessitent l'exécution de robots.
Aperçu des servomoteurs Le servomoteur, également connu sous le nom de « servocontrôleur » et « servoamplificateur », est un contrôleur utilisé pour contrôler les servomoteurs. Sa fonction est similaire à celle d'un convertisseur de fréquence sur les moteurs AC ordinaires et il fait partie du système d'asservissement. Généralement, le servomoteur est contrôlé par trois méthodes : position, vitesse et couple pour obtenir un positionnement de haute précision du système de transmission.
1. Classification des servomoteurs Il est divisé en deux catégories : les servomoteurs DC et AC.
Les servomoteurs à courant alternatif sont divisés en servomoteurs asynchrones et servomoteurs synchrones. À l’heure actuelle, les systèmes AC remplacent progressivement les systèmes DC. Par rapport aux systèmes à courant continu, les servomoteurs à courant alternatif présentent les avantages d'une grande fiabilité, d'une bonne dissipation thermique, d'un faible moment d'inertie et de la capacité de fonctionner sous haute pression. Parce qu'il n'y a pas de balais ni d'appareil à gouverner, le système d'asservissement AC devient également un système d'asservissement sans balais, et les moteurs utilisés sont des moteurs asynchrones de type cage et des moteurs synchrones à aimants permanents avec une structure sans balais. 1) Les servomoteurs CC sont divisés en moteurs à balais et sans balais
①Les moteurs à balais ont un faible coût, une structure simple, un couple de démarrage important, une large plage de vitesse, un contrôle facile, nécessitent un entretien, mais sont faciles à entretenir (remplacer les balais de charbon), produisent des interférences électromagnétiques, ont des exigences en matière d'environnement d'utilisation et sont généralement utilisés pour maîtrise des coûts Situations industrielles et civiles générales sensibles ;
②Les moteurs sans balais sont de petite taille et légers, avec un rendement élevé et une réponse rapide. Ils ont une vitesse élevée et une faible inertie, un couple stable et une rotation fluide. Le contrôle est complexe et intelligent. La méthode de commutation électronique est flexible. Il peut commuter avec une onde carrée ou une onde sinusoïdale. Le moteur ne nécessite aucun entretien et est efficace. Économie d'énergie, faible rayonnement électromagnétique, faible élévation de température et longue durée de vie, adapté à divers environnements.
2. Caractéristiques des différents types de servomoteurs
1) Avantages et inconvénients du servomoteur DC Avantages : contrôle précis de la vitesse, caractéristiques de couple et de vitesse très dures, principe de contrôle simple, facile à utiliser et prix bon marché. Inconvénients : commutation des balais, limitation de vitesse, résistance supplémentaire, génération de particules d'usure (ne convient pas aux environnements sans poussière et explosifs)
2) Avantages et inconvénients du servomoteur AC Avantages : bonnes caractéristiques de régulation de vitesse, régulation fluide sur toute la plage de vitesse, presque aucune oscillation, rendement élevé de plus de 90 %, moins de génération de chaleur, régulation à grande vitesse, régulation de position de haute précision (en fonction de la précision du codeur), nominale zone d'exploitation À l'intérieur, il peut atteindre un couple constant, une faible inertie, un faible bruit, aucune usure des brosses et sans entretien (convient aux environnements sans poussière et explosifs). Inconvénients : Le contrôle est plus compliqué, les paramètres du pilote doivent être ajustés sur site et les paramètres PID sont déterminés, et davantage de connexions sont nécessaires. Actuellement, les servomoteurs grand public utilisent des processeurs de signaux numériques (DSP) comme noyau de contrôle, qui peuvent mettre en œuvre des algorithmes de contrôle relativement complexes et réaliser la numérisation, la mise en réseau et l'intelligence. Les dispositifs d'alimentation utilisent généralement des circuits de commande conçus avec des modules d'alimentation intelligents (IPM) comme noyau. L'IPM intègre le circuit de commande et dispose de circuits de détection et de protection des défauts tels que la surtension, la surintensité, la surchauffe et la sous-tension. Un logiciel est également ajouté au circuit principal. Circuit de démarrage pour réduire l'impact du processus de démarrage sur le conducteur. L'unité d'entraînement de puissance redresse d'abord l'alimentation triphasée d'entrée ou l'alimentation secteur via un circuit redresseur triphasé en pont complet pour obtenir le courant continu correspondant. L'alimentation triphasée redressée ou l'alimentation secteur est ensuite convertie en fréquence par un onduleur de tension PWM sinusoïdal triphasé pour entraîner un servomoteur CA synchrone à aimant permanent triphasé. L'ensemble du processus de l'unité d'entraînement de puissance peut simplement être considéré comme le processus AC-DC-AC. Le circuit topologique principal de l'unité redresseur (AC-DC) est un circuit redresseur non contrôlé triphasé en pont complet.
Vue éclatée du réducteur d'harmoniques Il a fallu 6 à 7 ans à la société japonaise Nabtesco pour proposer la conception du RV au début des années 1980 et réaliser une percée substantielle dans la recherche sur les réducteurs RV en 1986 ; et Nantong Zhenkang et Hengfengtai, qui ont été les premiers à produire des résultats en Chine, y ont également passé du temps. 6-8 ans. Cela signifie-t-il que nos entreprises locales n’ont aucune opportunité ? La bonne nouvelle est qu’après plusieurs années de déploiement, les entreprises chinoises ont enfin réalisé quelques percées.
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Heure de publication : 15 septembre 2023
