English
Български
dansk
Bai Miaowen
Nederlands
فارسی
Latviešu
Türkçe
Lietuvių
slovenščina
Català
русский 
Robotit helpottavat monia elämämme puolia leikkauksen avustamisesta tuhansien kilojen nostamiseen tuotantolaitoksissa. Robottien vaikutus nykymaailmaan on ilmeinen, mutta oletko koskaan ajatellut kuinka robottijärjestelmät saavat aikaan näin tarkan, nopean ja tehokkaan liikkeen? Jos vastaus tulee moottorin kautta, onnittelut!
Robotit jäljittelevät toimia, joita ihmiset suorittaisivat; sellaisenaan niiden toiminnallisuus koostuu ensisijaisesti asennon ja suunnan säätämisestä jollain tavalla siirtämällä tai pyörittämällä, tyypillisesti moottoreiden avulla.
Vaikka perinteiset robotiikkasovellukset keskittyivät ensisijaisesti mekaaniseen ohjaukseen (kuten käsivarren manipulointiin tai kuljetinhihnan silmukoimiseen), nykyaikaiset sovellukset ovat paljon yksinkertaisempia, kuten kameran kierto tai tarkkuusmekaaninen säteen ohjaus lidar-antureille. Saatat yllättyä tietää, että sähkömoottoreiden perussovellukset ovat puhaltimet ja pumput, mutta niillä on itse asiassa tärkeä rooli jäähdytyksessä ja hydrauliikassa.
Napsauta kuvaa siirtyäksesi videoon: Opi kuinka TI käyttää innovatiivisia puolijohteita robotin suorituskyvyn parantamiseen
Esimerkiksi harjaton DC (BLDC) -moottori robottivarren nivelessä (näkyy kuvassa 1) koostuu tyypillisesti pyörivästä roottorista ja kiinteästä staattorista. Sähköisen signaalin käyttäminen staattorin kelakäämien aktivoimiseksi luo magneettikentän, joka synnyttää magneettisen voiman, joka liikuttaa roottoria, joka puolestaan pyörittää robottivarren liitoksia. Käyttämällä rationaalisesti elektronisia signaaleja robottikäsivarsi ei vain liiku, vaan myös liikkuu tietyllä nopeudella, asennon tarkkuudella ja vääntömomentilla.
Kuva 1: Poikkileikkauskuva BLDC-moottorin rakenteesta
Kuinka sähkömoottorit saavat voiman seuraavan sukupolven roboteille
Tarkkojen ja tehokkaiden liiketoimintojen lisäksi moottoria ohjaavien puolijohteiden, kuten mikro-ohjainten (MCU) ja integroitujen moottoriohjainten edistyminen optimoi robottien liikkumista, ja tämän tavoitteen saavuttaminen kohtaa 4 suurta haastetta.
Haaste 1: Turvallisuusvaatimusten lisääminen ihmisen ja koneen väliselle yhteistyölle
Aiemmin ihmiset ja robotit piti erottaa tiukasti toisistaan turvallisuussyistä, usein sijoittamalla robotit häkkeihin. Lisääntynyt automaatio vaatii tiiviimpää ihmisen ja koneen yhteistyötä ja vuorovaikutusta. Yhteistyörobotit auttavat parantamaan työn tehokkuutta, mutta vaativat moottoreita, jotka voivat varmistaa turvalliset pysähtymiset, turvalliset nopeudet, vääntömomentin ja liikkeenhallinnan.
C2000™ 32-bitin TMS320F28P650DK MCU:n kaltaisilla laitteilla on tärkeä rooli suojausvaatimusten täyttämisessä. Nämä laitteet on sertifioitu toiminnallisen turvallisuuden kannalta, ja ne voivat integroida turvaoheislaitteita diagnostiikkaa varten, mikä yksinkertaistaa suunnittelua Kansainvälisen standardointijärjestön (ISO) 10218 -standardin mukaiseksi. Spektrin analogisella puolella älykkäät porttiohjaimet, kuten DRV8353F, voivat auttaa insinöörejä saavuttamaan turvallisuustavoitteensa TÜV SÜD -sertifioitujen teknisten raporttien avulla. Tämä tukiasiakirja opastaa insinöörejä suunnitteluvaiheiden läpi, joita tarvitaan turvallisen vääntömomentin sammutuksen saavuttamiseksi IEC 61800-5-2 -standardin mukaisesti. Olipa kyseessä MCU tai porttiohjain, tietyt komponentit voivat yksinkertaistaa suunnitteluprosessia ja mahdollistaa toiminnallisesti turvallisia moottorijärjestelmiä.
Haaste 2: Vähennä painoa, yksinkertaista johdotusta ja alenna kustannuksia hajautetun moottoriarkkitehtuurin avulla
Moottorielektroniikka siirtyy ohjauskaapeista suoraan robottiliitoksiin integroitavaksi, mikä auttaa vähentämään painoa, yksinkertaistamaan johdotusta ja alentamaan järjestelmäkustannuksia. Tämä suuntaus on saanut komponenttivalmistajat kehittämään ratkaisuja, joilla voidaan integroida enemmän toimintoja pienempiin integroituihin piiripaketteihin. Tilarajoitukset edellyttävät myös suurempaa tehotiheyttä ja tehotehokkuutta.
Galliumnitridi-FET:issä, kuten LMG3422R050:ssä, on integroidut porttiohjaimet, jotka voivat nostaa tehovaiheen hyötysuhteen yli 99 prosenttiin, jolloin integroidut moottorit voivat vähentää jäähdytyselementtien tarvetta tai poistaa ne. Käyttämällä reaaliaikaisia viestintäoheislaitteita ja absoluuttista kooderiliitäntää MCU:ita käyttävät järjestelmät, kuten TMS320F28065, voivat tuottaa pulssinleveysmoduloituja signaaleja pikosekunnin resoluutiolla. Nämä ominaisuudet vähentävät kaapelointia yli 10 kaapelista moottoria kohti yhteensä kahteen väylään koko varrelle. MCU:n ja GaN FETin käyttäminen tässä kokoonpanossa antaa suunnittelijoille mahdollisuuden optimoida langallisen yhteyden lisäämällä yhden parin Ethernet-toiminnallisuuden fyysisen Ethernet-kerroksen lähetin-vastaanottimen, kuten DP83TG721, kautta.
Haaste 3: Tarkkojen liiketehtävien automatisointi vaatii suurempaa tarkkuutta ja tarkkuutta
Tuotteen miniatyrisoinnilla on ollut vaikutusta moottorin valintaan (servo-, askel- tai harjaton tasavirtamoottori) monissa sovelluksissa, ja moottorin ohjauksen ja asennon takaisinkytkennän monimutkaisuus on lisääntynyt, jotta voidaan saavuttaa tarkka liike, jota tarvitaan näiden pienten laitteiden kanssa toimimiseen. Tuotteet. Puolijohdeinnovaatiot mahdollistavat tuotteiden pienentämisen edellyttämän korkeamman tarkkuuden saavuttamisen. Esimerkiksi virta-antureissa, kuten AMC3306, on 50 µV offset-jännite ja integroitu virtalähde. Näiden ominaisuuksien yhdistäminen yhdeksi paketiksi parantaa ohjaussilmukan tarkkuutta ja pienentää piirilevyn kokonaiskokoa.
Haaste 4: Optimoi akkukäyttöisten mobiilisovellusten virrantehokkuus
Sen sijaan, että robotit olisivat paikallaan yhdessä paikassa, niistä on tulossa liikkuvia, ja ne auttavat toimittamaan paketteja itsenäisesti ja tutkimaan turvallisesti maastoa. Anturi-, prosessointi- ja reaaliaikaisissa ohjaussovelluksissa käytettävien nykyisten ja tulevien puolijohteiden on tasapainotettava korkea suorituskyky ja tehotehokkuus kohtuullisen akun käyttöiän ja mahdollisen kantaman varmistamiseksi.
Korkean tehotehokkuuden saavuttamisen ei tarvitse olla monimutkaista, eikä se vaadi monimutkaisia suunnittelumenetelmiä, joissa käytetään useita erillisiä komponentteja. Esimerkiksi yksi moottoriohjain, kuten MCT8316A, voi ohjata tehokkaasti pieniä pumppu- ja puhallinmoottoreita vähentämällä robotin tehoa kuluttavien komponenttien määrää. Tämä erittäin integroitu laite sisältää kuusi metallioksidi-puolijohde-kenttätransistoria, jotka muodostavat puolisillan tehoasteen moottorivirran välittämiseksi, ja digitaalisen ytimen, joka mahdollistaa yksinkertaisen tikapuumoottorin ohjauksen ilman koodin kirjoittamista.
Mikä on moottorin ohjauksen tulevaisuuden kehitysnäkymä?
Tulevaisuuden robotit ylittävät mielikuvituksen. He voivat helposti suorittaa tehtäviä, jotka vaikuttavat nykyään mahdottomilta – usein valtameren syvimmässä juoksuhaudoissa tai uskaltautuessaan avaruuden tuntemattomaan. Uudet mallit sisältävät todennäköisesti yhä kehittyneempiä antureita, kuten tällä hetkellä näemme lidar- ja ultraäänitekniikassa. Tapa, jolla kommunikoimme robottien kanssa, saattaa jopa muuttua, menneisyyden langallisista roboteista nykypäivän ohjelmistokeskeisempiin ratkaisuihin. Parannettu saavutettavuus mahdollistaa robottien luotettavamman ohjauksen puheen, visuaalisen ilmaisun tai jopa vain ajatuksen avulla. Robottitekniikan ja -sovellusten kehittyessä tämän evoluution aikana myös niiden liikkeiden ohjaamiseen tarvittavien moottoreiden on kehitettävä.