robot industriels Elles sont largement utilisées dans la production industrielle, notamment dans les secteurs de l'automobile, de l'électroménager et de l'agroalimentaire. Elles peuvent remplacer les opérations mécaniques répétitives et sont des machines autonomes qui s'appuient sur leur propre énergie et leurs capacités de contrôle pour accomplir diverses fonctions. Elles peuvent être commandées par l'homme et fonctionner selon des programmes préprogrammés. Nous allons maintenant aborder les principaux composants de base…robot industriels.
1.Sujet
L'élément principal du robot est constitué de sa base et de son mécanisme d'actionnement, comprenant le bras articulé, l'avant-bras, le poignet et la main, qui forment un système mécanique à plusieurs degrés de liberté. Certains robots sont également équipés d'un mécanisme de marche.robot industrielsIls possèdent 6 degrés de liberté, voire plus. Le poignet, quant à lui, possède généralement de 1 à 3 degrés de liberté de mouvement.
2. Système d'entraînement
Le système de conduite derobot industrielsLes systèmes d'entraînement se divisent en trois catégories selon leur source d'énergie : hydraulique, pneumatique et électrique. Ces trois types peuvent être combinés en un système composite en fonction des besoins. Ils peuvent également être entraînés indirectement par des mécanismes de transmission mécanique tels que des courroies synchrones, des trains d'engrenages et des engrenages. Un système d'entraînement comprend un dispositif de puissance et un mécanisme de transmission, qui permettent de réaliser les actions correspondantes du mécanisme. Chacun de ces trois types de systèmes d'entraînement de base possède ses propres caractéristiques. Actuellement, le système d'entraînement électrique est le plus répandu. Grâce à leur faible inertie, les servomoteurs AC et DC à couple élevé et leurs servovariateurs (variateurs de fréquence AC, modulateurs de largeur d'impulsion DC) sont largement utilisés. Ce type de système ne nécessite pas de conversion d'énergie, est simple d'utilisation et offre une grande précision de contrôle. La plupart des moteurs requièrent un mécanisme de transmission délicat : un réducteur. Ce dernier utilise un convertisseur de vitesse à engrenages pour réduire le nombre de rotations inverses du moteur au nombre requis et obtenir un couple plus important, réduisant ainsi la vitesse et augmentant le couple. Lorsque la charge est importante, l'augmentation de la puissance du servomoteur est très rentable, et le couple de sortie peut être augmenté grâce à un réducteur dans une plage de vitesses appropriée. Les servomoteurs sont sujets à l'échauffement et aux vibrations basse fréquence lorsqu'ils fonctionnent à basse fréquence. Un fonctionnement répétitif et prolongé peut nuire à la précision et à la fiabilité de leurs opérations. L'utilisation d'un réducteur de précision permet au servomoteur de fonctionner à une vitesse adaptée, renforçant ainsi la rigidité de la machine et augmentant le couple de sortie. Il existe aujourd'hui deux principaux types de réducteurs : le réducteur harmonique et le réducteur RV.
3. Système de contrôle
Lesystème de contrôle de robotLe système de contrôle est le cerveau du robot et le principal facteur déterminant ses fonctions. Il envoie des signaux de commande au système de pilotage et au mécanisme d'exécution conformément au programme d'entrée, et les contrôle. Sa tâche principale est de…robot industriel La technologie de contrôle permet de contrôler l'amplitude des activités, la posture, la trajectoire et le temps d'action.robot industrielIl s'intègre dans l'espace de travail. Il se caractérise par une programmation simple, une utilisation intuitive grâce à ses menus, une interface homme-machine conviviale, des instructions d'utilisation en ligne et une grande facilité d'utilisation. Le système de contrôle est au cœur du robot, et les entreprises étrangères concernées suivent de près nos expérimentations. Ces dernières années, grâce au développement de la microélectronique, les performances des microprocesseurs n'ont cessé d'augmenter, tandis que leur prix a considérablement baissé. On trouve désormais sur le marché des microprocesseurs 32 bits à un ou deux dollars américains. Ces microprocesseurs économiques ont ouvert de nouvelles perspectives de développement pour les contrôleurs de robots, permettant la conception de contrôleurs performants et peu coûteux. Afin de garantir au système des capacités de calcul et de stockage suffisantes, les contrôleurs de robots sont aujourd'hui principalement composés de puces puissantes des séries ARM, DSP, POWERPC, Intel, etc. Étant donné que les fonctions et les caractéristiques des puces généralistes existantes ne répondent pas pleinement aux exigences de certains systèmes robotiques en termes de prix, de fonctionnalités, d'intégration et d'interfaces, la demande en technologie SoC (System on Chip) s'est accrue. Le processeur étant intégré aux interfaces requises, cela simplifie la conception des circuits périphériques, réduit la taille du système et diminue les coûts. Par exemple, Actel intègre des cœurs de processeur NEOS ou ARM7 dans ses FPGA pour former un système SoC complet. Concernant les contrôleurs pour la robotique, la recherche est principalement concentrée aux États-Unis et au Japon, et il existe des produits aboutis, comme ceux de l'américain DELTATAU et du japonais Pengli Co., Ltd. Leur contrôleur de mouvement repose sur la technologie DSP et adopte une architecture ouverte basée sur un PC. 4. Effecteur terminal L'effecteur terminal est un composant fixé à l'extrémité du manipulateur. Il sert généralement à saisir des objets, à se connecter à d'autres mécanismes et à réaliser les tâches requises. Les fabricants de robots ne conçoivent ni ne vendent généralement d'effecteurs terminaux ; le plus souvent, ils fournissent uniquement une simple pince. L'effecteur terminal est généralement installé sur la bride à six axes du robot pour effectuer des tâches dans un environnement donné, telles que le soudage, la peinture, le collage, le chargement et le déchargement de pièces, autant de tâches qui nécessitent l'intervention d'un robot.
Aperçu des servomoteurs Un servomoteur, également appelé contrôleur de servo ou amplificateur de servo, est un dispositif de commande des servomoteurs. Son fonctionnement est similaire à celui d'un variateur de fréquence pour moteurs à courant alternatif classiques, et il fait partie intégrante du système d'asservissement. Généralement, le servomoteur est commandé selon trois axes : position, vitesse et couple, afin d'obtenir un positionnement de haute précision du système de transmission.
1. Classification des servomoteurs Il se divise en deux catégories : les servomoteurs CC et les servomoteurs CA.
Les servomoteurs à courant alternatif (CA) se divisent en servomoteurs asynchrones et servomoteurs synchrones. Actuellement, les systèmes CA remplacent progressivement les systèmes à courant continu (CC). Comparés aux systèmes CC, les servomoteurs CA présentent une fiabilité élevée, une bonne dissipation thermique, un faible moment d'inertie et la capacité de fonctionner sous haute pression. L'absence de balais et d'engrenages de direction permet d'utiliser des servomoteurs sans balais, notamment des moteurs asynchrones à cage d'écureuil et des moteurs synchrones à aimants permanents sans balais. 1) Les servomoteurs à courant continu sont divisés en moteurs à balais et moteurs sans balais.
①Les moteurs à balais ont un faible coût, une structure simple, un couple de démarrage élevé, une large plage de vitesses, une commande facile, nécessitent un entretien, mais sont faciles à entretenir (remplacement des balais de carbone), produisent des interférences électromagnétiques, ont des exigences quant à l'environnement d'utilisation et sont généralement utilisés pour le contrôle des coûts dans des situations industrielles et civiles générales sensibles ;
②Les moteurs sans balais sont compacts et légers, tout en offrant une puissance élevée et une réponse rapide. Ils se caractérisent par une vitesse élevée, une faible inertie, un couple stable et une rotation fluide. Leur commande est complexe et intelligente. La méthode de commutation électronique est flexible et peut fonctionner avec un signal carré ou sinusoïdal. Ce moteur ne nécessite aucun entretien et est très performant. Économe en énergie, il présente un faible rayonnement électromagnétique, une faible élévation de température et une longue durée de vie, ce qui le rend adapté à divers environnements.
2. Caractéristiques des différents types de servomoteurs
1) Avantages et inconvénients du servomoteur à courant continu Avantages : contrôle précis de la vitesse, caractéristiques de couple et de vitesse très robustes, principe de contrôle simple, facilité d'utilisation et prix abordable. Inconvénients : commutation par 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 à courant alternatif Avantages : bonnes caractéristiques de contrôle de vitesse, contrôle fluide sur toute la plage de vitesse, quasi-absence d'oscillation, rendement élevé supérieur à 90 %, faible génération de chaleur, contrôle de vitesse élevé, contrôle de position de haute précision (selon la précision de l'encodeur), plage de fonctionnement nominale, couple constant, faible inertie, faible bruit, absence d'usure des balais et sans entretien (convient aux environnements sans poussière et explosifs). Inconvénients : La commande est plus complexe, les paramètres du pilote doivent être ajustés sur site et les paramètres PID doivent être déterminés, et davantage de connexions sont nécessaires. Actuellement, les servovariateurs classiques utilisent des processeurs de signaux numériques (DSP) comme cœur de commande, capables d'implémenter des algorithmes de contrôle relativement complexes et d'assurer la numérisation, la mise en réseau et l'intelligence. Les dispositifs de puissance utilisent généralement des circuits de commande conçus autour de modules de puissance intelligents (IPM). L'IPM intègre le circuit de commande et des circuits de détection et de protection contre les défauts tels que les surtensions, les surintensités, la surchauffe et les sous-tensions. Un logiciel est également ajouté au circuit principal, ainsi qu'un circuit de démarrage, afin de réduire l'impact de la phase de démarrage sur le variateur. L'unité de commande redresse d'abord le courant triphasé d'entrée ou le courant secteur via un pont redresseur triphasé pour obtenir le courant continu correspondant. Ce courant redressé est ensuite converti en fréquence par un onduleur de tension triphasé à modulation de largeur d'impulsion (PWM) sinusoïdal pour alimenter un servomoteur synchrone triphasé à aimants permanents. L'ensemble du processus de l'unité de commande peut être résumé par une conversion AC-DC-AC. Le circuit topologique principal du redresseur (AC-DC) est un pont redresseur triphasé non commandé.
Vue éclatée du réducteur harmonique Il a fallu six à sept ans à la société japonaise Nabtesco, entre la proposition du concept de réducteur RV au début des années 1980 et la réalisation d'une avancée significative dans ce domaine en 1986. Nantong Zhenkang et Hengfengtai, les premiers en Chine à obtenir des résultats, y ont également consacré six à huit ans. Cela signifie-t-il que nos entreprises locales n'ont aucune perspective d'avenir ? La bonne nouvelle est qu'après plusieurs années de déploiement, les entreprises chinoises ont finalement réalisé des progrès significatifs.
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Date de publication : 15 septembre 2023
