Какви са разликите между пневматични и сервоуправляеми роботизирани съединения?

Като доставчик наСтавите на робота, бях свидетел от първа ръка на бързото развитие на технологиите за стави на роботи през последните години. Два видни типа съединения на роботите са пневматични и серво управлявани съединения. В този блог ще проуча разликите между тези два типа, което може да ви помогне да вземете информирано решение, когато избирате подходящите съединения за вашите роботизирани приложения.

1. Принципи на работа

Пневматични шарнири на роботи

Пневматичните съединения работят на принципа на сгъстен въздух. Сгъстеният въздух се съхранява в резервоар и след това се освобождава в пневматичен задвижващ механизъм, като цилиндър или диафрагма. Когато сгъстеният въздух навлезе в задвижващия механизъм, той създава сила, която движи буталото или диафрагмата, което от своя страна кара шарнира да се движи. Движението често е линейно или въртеливо, в зависимост от конструкцията на задвижващия механизъм. Например, в проста пневматична роботизирана ръка, пневматичен цилиндър може да се използва за удължаване или прибиране на рамото, докато въртящ се задвижващ механизъм може да се използва за завъртане на рамото около точка на въртене.

Серво - контролирани роботни стави

Серво - управляваните съединения разчитат на серво мотори. Серво моторът се състои от двигател, механизъм за обратна връзка (обикновено енкодер) и управляваща верига. Контролната верига получава команден сигнал, който определя желаната позиция, скорост или въртящ момент на шарнира. Механизмът за обратна връзка непрекъснато следи действителната позиция, скорост или въртящ момент на двигателя и изпраща тази информация обратно към управляващата верига. След това управляващата верига регулира мощността на двигателя, за да минимизира разликата между желаните и действителните стойности. Тази система за управление със затворен цикъл позволява прецизен контрол на движението на ставата.

2. Експлоатационни характеристики

Прецизност на движението

Серво-контролираните съединения предлагат значително по-висока прецизност на движение в сравнение с пневматичните съединения. Системата за управление със затворен контур в серводвигателите им позволява точно да следват зададената позиция, скорост и въртящ момент. Това прави сервоуправляемите стави идеални за приложения, които изискват висока прецизност, като операции по избор и поставяне в производството на електроника или хирургическа роботика. От друга страна, пневматичните съединения обикновено са по-малко прецизни поради фактори като свиваемост на въздуха и триене в задвижващите механизми. Движението на пневматичните съединения може да има известна степен на превишаване или луфт, което може да повлияе на точността на работата на робота.

Скорост и ускорение

Серво - контролираните стави могат да постигнат високи скорости и бързо ускорение. Серво моторът може бързо да регулира мощността си въз основа на управляващия сигнал, позволявайки на ставата да се движи бързо до желаната позиция. За разлика от тях, пневматичните съединения са ограничени по отношение на скоростта и ускорението. Дебитът на сгъстения въздух и инерцията на компонентите на задвижващия механизъм ограничават максималната скорост и ускорение, които могат да бъдат постигнати. Пневматичните съединения са по-подходящи за приложения, при които са достатъчни умерена скорост и ускорение, като прости задачи за обработка на материали.

Товар - Товароносимост

Пневматичните съединения могат да осигурят сравнително висока изходна сила, което ги прави подходящи за приложения, които изискват голям капацитет на натоварване. Силата, генерирана от пневматичен задвижващ механизъм, е пропорционална на налягането на сгъстения въздух и площта на буталото или диафрагмата. Обаче товароносимостта на сервоуправляемите съединения също може да бъде доста висока, особено когато се използват серво мотори с висок въртящ момент. Предимството на серво-контролираните съединения е, че те могат да поддържат постоянен въртящ момент в широк диапазон от скорости, което е от полза за приложения, при които натоварването варира по време на работа.

3. Съображения за разходите

Първоначална цена

Пневматичните съединения обикновено имат по-ниска първоначална цена в сравнение със серво управляваните съединения. Пневматичните компоненти като цилиндри, клапани и въздушни компресори са сравнително евтини. В допълнение, системата за управление на пневматичните съединения често е по-опростена, което допълнително намалява разходите. Серво-управляваните съединения, от друга страна, изискват по-скъпи серво мотори, енкодери и управляващи вериги. Цената на сервоуправляема връзка може да бъде няколко пъти по-висока от тази на пневматична връзка, особено за приложения с висока точност и висок въртящ момент.

Оперативни разходи

Експлоатационните разходи на пневматичните съединения включват разходите за генериране на сгъстен въздух, които могат да бъдат значителни, особено за широкомащабни приложения. Системите със сгъстен въздух изискват енергия за работа на въздушния компресор и може да има загуби поради изтичане в пневматичните линии. Серво-контролираните съединения консумират електрическа енергия, но консумацията на енергия може да се контролира по-точно. В допълнение, серво-управляваните съединения обикновено имат по-дълъг живот и изискват по-малко поддръжка в сравнение с пневматичните съединения, което може да намали общите оперативни разходи в дългосрочен план.

4. Сценарии за прилагане

Пневматични съединения

Пневматичните съединения обикновено се използват в приложения, където се изисква ефективност на разходите, простота и висока мощност. Някои типични приложения включват:

• Производство на автомобили: Пневматичните съединения се използват в поточните линии за задачи като повдигане, затягане и пресоване. Високата мощност на пневматичните задвижващи механизми може да се справи с тежки компоненти, а простотата на пневматичната система я прави лесна за интегриране в производствената линия.
• Опаковъчна индустрия: Пневматичните съединения се използват в опаковъчни машини за задачи като пълнене, запечатване и етикетиране. Умерените изисквания за скорост и сила на тези приложения правят пневматичните съединения подходящ избор.

Серво - контролирани стави

Серво-управляваните съединения са предпочитани в приложения, които изискват висока точност, скорост и гъвкавост. Някои примери са:

• Роботизирана ръка в производството на електроника: Серво-управляваните съединения се използват в роботизирани ръце за операции за вземане и поставяне на малки електронни компоненти. Високата прецизност и скорост на сервоуправляемите съединения осигуряват точното разположение на компонентите, което е от решаващо значение за качеството на крайния продукт.
• Хуманоидни роботи: Серво-управляваните стави се използват в хуманоидни роботи за имитиране на човешки движения. Способността за прецизен контрол на позицията, скоростта и въртящия момент на ставите позволява на хуманоидните роботи да изпълняват сложни задачи като ходене, хващане и взаимодействие с околната среда.

5. Нашите продуктови предложения

Като доставчик наСтавите на робота, ние предлагаме широка гама от роботизирани съединения, за да отговорим на различни нужди на клиентите. НашитеМикророботни съвместни модулиса предназначени за приложения, които изискват малки по размер и високо прецизни съединения, като микросглобяване и медицинска роботика. Тези модули са компактни и леки, но предлагат отлична производителност по отношение на прецизност и скорост на движение.

Ние също така предоставямеМодули за олекотени съединения, които са подходящи за приложения, при които намаляването на теглото е важно, като мобилни роботи и въздушни дронове. Тези модули са изработени от леки материали, без да се жертва здравината и производителността.

6. Заключение

В обобщение, пневматичните и серво управляваните стави на роботи имат своите предимства и недостатъци. Пневматичните съединения са икономически ефективни, прости и могат да осигурят висока мощност, което ги прави подходящи за приложения, където са достатъчни умерена прецизност и скорост. Серво управляваните съединения, от друга страна, предлагат висока точност, скорост и гъвкавост, но са по-скъпи. Когато избирате между тези два вида съединения, е важно да вземете предвид специфичните изисквания на вашето приложение, като прецизност, скорост, товароподемност и цена.

Ако се интересувате от нашитеСтавите на роботапродукти или имате някакви въпроси относно избора на съединения на роботи, моля не се колебайте да се свържете с нас за по-нататъшно обсъждане и преговори за доставка. Ние се ангажираме да ви предоставим най-добрите решения за вашите роботизирани приложения.

Референции

• Spong, MW, Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2006). Моделиране и управление на роботи. Уайли.
• Крейг, JJ (2005). Въведение в роботиката: механика и управление. Пиърсън Прентис Хол.
• Парнианпур, М. (2011). Пневматични актуатори и системи. Спрингър.