Tänapäeva tööstusmaastikul muudavad koostöörobotid (kobotid) tootmisliine, laboreid ja isegi tervishoiuseadeid, töötades ohutult koos inimestega. Sujuvate, täpsete ja korratavate liigutuste saavutamiseks tuginevad kobotid suure jõudlusega asendianduritele, mis on kompaktsed, kerged ja väga töökindlad. Saadaolevate tagasisideseadmete hulgas korpusega lahendajad – vastupidavatesse metallkestadesse suletud pöörlevad magnettrafod – koguvad kiiresti populaarsust tänu nende võimele pakkuda absoluutset, harjadeta tagasisidet nõudlikes tingimustes.
1. Koostöörobotid ja vajadus kergete, kompaktsete ja turvaliste andurite järele
1.1 Cobotide kasv kaasaegses automatiseerimises
Koostöörobotid ehk kobotid on loodud tööruumi jagamiseks inimoperaatoritega ilma piirdeid või turvapuure valvamata. See uus paradigma nõuab, et robotid oleksid oma olemuselt turvalised, reageerimisvõimelised ja mitmekülgsed. Peamised disaini prioriteedid hõlmavad järgmist:
Kergekaalulised käed ja otsaefektorid Kineetilise energia minimeerimiseks soovimatu kokkupuute korral on coboti lülid valmistatud alumiinium- või süsinikkomposiitmaterjalidest, kusjuures iga liigend on optimeeritud väikese inertsiga.
Compact Footprint Cobotid töötavad sageli rahvarohketel tehasepõrandatel või laborilaudadel; nende ühendused ja andurid peavad mahtuma kitsasse ruumi.
Kõrged ohutusstandardid ISO 10218-1 ja ISO/TS 15066 määratlevad ohutusnõuded roboti projekteerimisele ja tööle, sealhulgas maksimaalsed lubatud jõud ja kiirused kokkupuutel inimestega.
Need prioriteedid seavad positsiooni-tagasiside anduritele ranged nõuded. Traditsioonilised optilised kodeerijad või suured lahendajad lisavad kaalu, mahu ja nõuavad kaitseümbriseid. Seevastu mikrokorpusega lahendaja ühendab absoluutse tagasiside täielikult metallist suletud pakendiga, mille saab integreerida otse õhukestesse ühenduskorpustesse.
1.2 Nõuded anduritele koostöörakendustele
Koboti tõhus toimimine sõltub:
Absoluutne asendi täpsus Iga liigend peab teadma oma nurka kohe, isegi pärast toitetsüklit, et jätkata ülesandeid ilma suundumusteta.
Väike mass ja väike suurus Iga gramm lisatud anduri massi suurendab energiatarbimist ja vähendab dünaamilist jõudlust.
Elektrilised ja mehaanilised ohutusandurid peavad vastama rangetele isolatsiooni-, maandus- ja mehaaniliste rikete ohutusstandarditele.
Vastupidavus inimkeskses keskkonnas Cobotid töötavad sageli keevitusjaamade, pneumaatiliste ajamite või puurmasinate läheduses – elektromagnetilise häirituse ja vibratsiooni allikad.
Majutatud lahendajad märgistavad kõik need kastid, pakkudes harjadeta absoluutseid analoogväljundeid IP-reitinguga metallkorpuses, mis isoleerib sisemähised välistest saasteainetest ja mehaanilistest löökidest.
Koobotite ainulaadsete nõudmiste rahuldamiseks töötas Windouble välja mikromajutusega lahendaja seeria, mis on spetsiaalselt loodud minimaalse suuruse ja massi jaoks, ilma et see peaks ohverdama jõudlust. Peamised struktuurilised eelised hõlmavad järgmist:
2.1 Ülikompaktne korpuse disain
Nii väikese läbimõõduga kui 12 mm Windouble'i mikroseeriatel on lahendajad, mille välisläbimõõt on kuni 12 mm ja pikkus alla 20 mm – piisavalt väike, et pesastada õhukeste roboti randmemoodulite sees.
Õhukeste äärikute valikud Madala profiiliga äärikud võimaldavad otsest kinnitamist õõnesvõlliga harjadeta servomootoritele, mida tavaliselt kasutatakse kobotite liigendites, välistades mahukad adapterplaadid.
Integreeritud pistikutihendid Miniatuursed IP67-klassi kaablitihendid ja mikro-D-pistikud on korpusesse sisse ehitatud, muutes kaablid sujuvamaks ja vältides tõrkeohtu.
2.2 Kerge konstruktsioon
Alumiinium ja PEEK Composite Mix Windouble tasakaalustavad tugevuse ja kaalu, töödeldes korpuseid kosmosesõidukikvaliteediga alumiiniumist ja kasutades valikuliselt PEEK polümeeri sisestusi mittekoormatavates kohtades.
Epoksiidliimitud mähised Peene emailiga vaskmähised on kaetud madala pingega epoksiidiga, mis kindlustab poolid vibratsiooni eest, lisades samas minimaalset massi.
Täielikult kokkupandud mikroresolver kaalub alla 10 grammi – see on coboti üldises kaalueelarves peaaegu märkamatu, kuid annab tugeva ja absoluutse tagasiside ±10 kaareminuti täpsusega.
3. Kaudne roll jõukontrolli tagasisides ja painduvates liigendites
Kuigi majutatud lahendajad tagavad peamiselt nurgaasendi, on nende kõrge terviklikkuse signaalid kaasaegsete kobotite täiustatud jõukontrolli ja vastavusfunktsioonide nurgakiviks.
3.1 Jõu-pöördemomendi hindamine positsioonide eristamise kaudu
Dünaamiline vastavus Jälgides väikseid kõrvalekaldeid käsu ja tegeliku asendi vahel – mis tuletatakse lahendaja väljunditest – saavad kontrollerid järeldada käele mõjuvaid välisjõude.
Pehme haaramine Valimis- ja paikapanemise või kokkupanemise toimingutes reguleerivad robotid haardejõudu, kui tuvastavad kergeid läbipaindeid, vältides komponentide kahjustamist.
Kokkupõrke tuvastamine Planeerimata liikumistakistuse kiire tuvastamine käivitab ohutu peatamise rutiinid kiiremini kui mis tahes välise anduri massiiv.
Täpne lahendaja tagasiside tagab, et need jõukontrolli silmused on usaldusväärsed, reageerivad ja stabiilsed, võimaldades kobotidel operaatoritega turvaliselt tööruume jagada.
3.2 Paindlike ühisarhitektuuride lubamine
Seeria elastsed ajamid (SEA) Mõned kobotid kasutavad SEA-sid, mis sisaldavad mootori ja väljundlüli vahel ühilduvat vedruelementi. Resolveri tagasiside nii mootori kui ka väljundvõllide kohta võimaldab liigeste jäikust täpselt reguleerida.
Muutuva jäikusega moodulid Kahe eraldusvõimega seadistused annavad tagasi mootori nurga ja lingi läbipainde, võimaldades tarkvaraga häälestatavat jäikust ülesannete jaoks, mis ulatuvad delikaatsest kokkupanekust kuni raske kandevõime käsitsemiseni.
Kahekordse mikrokorpusega lahendajad oma absoluutse väljundi ja minimaalse aksiaalse jalajäljega integreeruvad sujuvalt nendesse kompaktsetesse SEA konstruktsioonidesse, võimaldades järgmise põlvkonna kobotite liitekohti.
4. EMI häirekindlus ja termiline käitumine kõrgsageduslike ja mitmetegumiliste stsenaariumide korral
Cobotid teevad sageli kiireid korduvaid liigutusi mitme telje vahel samaaegselt. Nendes tingimustes seisavad andurid silmitsi kahe kriitilise väljakutsega:
Elektromagnetilised häired (EMI)
Pidevast tööst tulenev termiline triiv
4.1 Trafopõhine immuunsus EMI suhtes
Induktiivne signaali genereerimine Erinevalt optilistest kodeerijatest, mis tuginevad valgusanduritele ja digitaalsetele signaalidele, edastavad lahendajad analoogsiinus- ja koosinuspingeid elektromagnetilise sidestuse kaudu. Need trafopõhised signaalid tõrjuvad oma olemuselt tavarežiimi ja kõrgsagedusmüra.
Varjestatud metallkorpus Resolveri alumiiniumkest toimib ka EMI-kilbina, kaitstes sisemisi mähiseid servoajamite või läheduses asuvate keevitusseadmete tekitatud väliste väljade eest.
Filtreeritud ergastusliinid Windouble määrab ergutussagedused ning soovitab edasiseks mürasummutamiseks kasutada sisemisi induktiivpooli ja kondensaatoreid – see on ülioluline suure vooluga siinitega kobot-baasides.
Reaalmaailma testides ületavad lahendaja signaali-müra suhted 60 dB isegi 10 cm raadiuses suure võimsusega asünkroonmootoritest, tagades usaldusväärse liikumisjuhtimise vaatamata elektrilisele mürale.
4.2 Soojusmõjude juhtimine pideva töörežiimi ajal
Madala termilise koefitsiendiga materjalid Windouble kasutab spetsiaalseid vasesulameid ja termiliselt stabiilseid epoksiide, et minimeerida mähise takistuse muutumist temperatuurist tulenevalt.
Sisseehitatud temperatuuriandur (valikuline) Valitud mikroresolvermudelitel on mähispaketiga kontaktis väike termistor, mis edastab temperatuuriandmed kontrollerile dünaamilise kompensatsiooni tagamiseks.
Termiline simulatsioon ja testimine Iga lahendaja konstruktsioon läbib lõplike elementide termilise modelleerimise ja reaalse sissepõlemise temperatuuril kuni 120 °C 1000 tunni jooksul, tagades signaali stabiilsuse pidevate kõrgete töötsüklite korral.
See range lähenemine tagab, et isegi püsivate kiirete tsükliliste liikumiste ajal – mis on levinud mitme ülesandega kobotite operatsioonide puhul – jäävad lahendaja väljundid täpseks ja triivivabaks.
5. Juhtumiuuring: rahvusvaheline Coboti bränd integreerib Windouble Micro Housed Resolverid
5.1 Projekti taust
Juhtiv Euroopa kobotite tootja püüdis suurendada oma järgmise põlvkonna 6-teljelise koostööharu kasulikku koormust ja jõudlust. Disaini eesmärgid hõlmasid järgmist:
Liigese inertsi vähendamine 15%
Korratavuse säilitamine ±0,1°
Lihtsustatud vuugipakend kergemaks hoolduseks
Varasemates iteratsioonides kasutati miniatuurseid optilisi kodeerijaid, mis nõudsid kaitsekatteid ja perioodilist puhastamist – see ei ole pikaajalise töökindluse jaoks vastuvõetav.
5.2 Windouble'i mikroresolverite juurutamine
Anduri valik Projektimeeskond valis Windouble'i mudeli WDR-M12 mikromajutusega lahendaja, millel on 12 mm läbimõõt, IP67 reiting ja täpsus ±10 kaareminutit.
Mehaaniline integreerimine Kohandatud madala profiiliga äärikud töödeldi nii, et need sobiksid koboti mootori esiküljega. Lahendaja sisseehitatud mikro-D pistik toidetakse otse õla sisemisse juhtmestikusse.
Juhtimissüsteemi kohandusresolveri väljundid on ühendatud kompaktse RDC-mooduliga, mis on paigutatud liitealusesse, digitaalsed asukohaandmed edastatakse CANopeni kaudu roboti kontrollerile.
5.3 Tulemused
Kaalu vähendamine Optiliste kodeerijate asendamine raseeris 25 grammi liigese kohta, vähendades kumulatiivselt käe inertsust 18%.
Täiustatud töökindlus Pärast 12-kuulist segakeskkonna tehase testimist ei ilmnenud resolveriga varustatud õlavarrastel null anduriga seotud tõrkeid võrreldes kolme kodeerija veaga varasemas disainis.
Täiustatud ohutus Absoluutne tagasiside välistas sisselülitamisel kodunemise rutiinid, tagades liigeste järjepideva käitumise käsitsi juhtimise ajal ja vähendades ootamatuid liigutusi.
See edukas integratsioon näitab, kuidas Windouble'i mikromajutatud lahendajad võimaldavad kobotidel saavutada suuremat jõudlust, väiksemat hooldust ja suuremat ohutust – need on konkurentsiturul peamised müügiargumendid.
Järeldus
Koostöörobootika arenevas valdkonnas on täpsus, kompaktsus ja usaldusväärsus vaieldamatu. Windouble'i mikromajutusega lahendajad pakuvad kõiki võimalusi:
Absoluutne, harjadeta tagasiside: puudub kohandus, puudub mehaaniline kontakt, puudub kulumine.
Ülikompaktne ja kerge: sujuv integreerimine õhukestesse madala inertsiga kobot-liidetesse.
Tugev EMI häirekindlus ja termiline stabiilsus: usaldusväärsed signaalid kõrgsagedusliku mitmeteljelise liikumise ja elektrilise müra keskel.
Jõukontrolli ja vastavuse kaudne tugi: tundliku ja inimsõbraliku suhtluse võimaldamine.
Tehes koostööd Shanghai Yingshuang (Windouble) Electric Machinery Technology Co., Ltd.-ga, saavad kobotite disainerid juurdepääsu tipptasemel lahendajatehnoloogiale, mida toetavad range testimine, paindlik kohandamine ja ülemaailmne tugi. Kui projekteerite järgmise põlvkonna koostööroboteid, kaaluge mikroelemente majutatud lahendajad kui võti turvalisema, täpsema ja tõhusama liikumisjuhtimise avamiseks.
Kas olete valmis oma roboti jõudlust optimeerima? Külastage www.windoublesensor.com , et uurida meie mikromajutatud lahendajate portfelli, alla laadida andmelehti või taotleda oma projekti jaoks kohandatud näidist.
