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控制器在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮核心作用

來源:浙商證券      編輯:創(chuàng)澤      時(shí)間:2023/9/4      主題:其他   [加盟]

運(yùn)動(dòng)控制器是指以邏輯控制單元為核心,以傳感器為信號(hào)敏感元件, 以電機(jī)或動(dòng)力裝置和執(zhí)行單元為控制對(duì)象的一種控制裝置,其主要任務(wù)是 根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制的要求和傳感器件的信號(hào)進(jìn)行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運(yùn)算,為電機(jī)或其它動(dòng)力和執(zhí)行裝置提供正確的控制信號(hào)





機(jī)器人整體電子電氣結(jié)構(gòu)以電控系統(tǒng)為基礎(chǔ)

典型的機(jī)器人電子電氣結(jié)構(gòu)主要由以下部分組成, 電源管理,環(huán)境感知,中央控制單元,電機(jī)控制,人機(jī)界面, 可選組件和其他應(yīng)用

氣壓/液壓驅(qū)動(dòng)型機(jī)器人靈巧手特點(diǎn)

通過動(dòng)力元件推動(dòng)工作介質(zhì)(液體或氣體)在缸體內(nèi)產(chǎn) 生壓力差而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件,與其他驅(qū)動(dòng)方式相比,液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)具有輸出功率密度大,易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制以及輸出力大等優(yōu)點(diǎn)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)型機(jī)器人靈巧手特點(diǎn)

微型驅(qū)動(dòng)器和減速器的發(fā)展為手指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的微型化和集成化創(chuàng)造了條件,其直線驅(qū)動(dòng)器將旋轉(zhuǎn)電機(jī),旋轉(zhuǎn)直線轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和減速機(jī)都集成在靈巧手內(nèi)部

驅(qū)動(dòng)器混合置型機(jī)器人靈巧手特點(diǎn)

混合置式靈巧手將一部分驅(qū)動(dòng)器放在手臂,既保證了驅(qū)動(dòng)力,也降低了靈巧手本體的體積, 使得靈巧手更加擬人化

驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置型機(jī)器人靈巧手特點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置式靈巧手各關(guān)節(jié)具有較好的剛性,更利于傳感器的直接測量,且模塊化設(shè)計(jì)利于更換維護(hù);整手尺寸較大,關(guān)節(jié)靈活度下降

驅(qū)動(dòng)器外置型機(jī)器人靈巧手特點(diǎn)

靈巧手的外觀設(shè)計(jì)更加擬人化,手指本體更加纖細(xì);可以采用更大的驅(qū)動(dòng)電機(jī),從而增大手指的輸出力;驅(qū)動(dòng)器與手本體之間距離遠(yuǎn)增加了控制器設(shè)計(jì)的難度

機(jī)器人多指靈巧手經(jīng)歷了三個(gè)階段

第一階段是從 20 世紀(jì) 70 年代—20 世紀(jì) 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;第二階段是從 20 世紀(jì) 90 年代到 2010 年

機(jī)器人靈巧手是指數(shù)≥3,自由度≥9 的末端執(zhí)行器

靈巧手是機(jī)器人操作和動(dòng)作執(zhí)行的末端工具,滿足兩個(gè)條件:指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)能使物體產(chǎn)生任意運(yùn)動(dòng),指關(guān)節(jié)固定時(shí)能完全限制物體的運(yùn)動(dòng),定義靈巧手是指數(shù)≥3,自由度≥9 的末端執(zhí)行器

智能類人機(jī)器人特斯拉擎天柱 (Optimus) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析

特斯拉公布了 6 種規(guī)格的執(zhí)行器,旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用諧波減速器+電機(jī)的方案,線性執(zhí)行器采用絲杠+電機(jī)的方案,對(duì)于手掌關(guān)節(jié),其采用了空心杯電機(jī)+蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)

人形機(jī)器人前主要聚焦于運(yùn)動(dòng)控制能力的提升

人形機(jī)器人有更強(qiáng)的柔性化水平,更好的環(huán)境感知能力和判斷能力,首要需要解決的問題是如何實(shí)現(xiàn)像人一樣去運(yùn)動(dòng),能夠兼顧可靠性

特斯拉機(jī)器人軀干共有28個(gè)關(guān)節(jié)

28個(gè)執(zhí)行器分別為肩關(guān)節(jié)(單側(cè)三自由度旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))6個(gè),肘關(guān)節(jié)(單側(cè)直線關(guān)節(jié))2個(gè),腕部關(guān)節(jié)(單側(cè)2個(gè)直線+1個(gè)旋轉(zhuǎn))6個(gè),腰部(二自由度旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))2個(gè)

機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)核心指標(biāo)是功率密度

無框力矩電機(jī)沒有外殼,可以提供更大的設(shè)備空 間,中間是中空形式的,便于走線;在設(shè)計(jì)中,可以使整個(gè)機(jī)器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比
 
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