ทำความรู้จักกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม! (เวอร์ชั่นง่าย)

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น การผลิตยานยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอาหาร หุ่นยนต์เหล่านี้สามารถทดแทนการทำงานซ้ำๆ แบบเครื่องจักร และเป็นเครื่องจักรชนิดหนึ่งที่อาศัยกำลังและความสามารถในการควบคุมของตัวเองเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ หุ่นยนต์สามารถรับคำสั่งจากมนุษย์ได้ และยังทำงานตามโปรแกรมที่จัดเตรียมไว้ล่วงหน้าได้อีกด้วย เรามาพูดถึงส่วนประกอบพื้นฐานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมกันดีกว่า
1.ตัวหลัก

ตัวเครื่องหลักคือฐานเครื่องจักรและตัวกระตุ้นซึ่งรวมถึงแขนส่วนบน แขนส่วนล่าง ข้อมือ และมือ ซึ่งประกอบเป็นระบบกลไกที่มีองศาอิสระหลายระดับ หุ่นยนต์บางตัวยังมีกลไกการเดินด้วย หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีองศาอิสระ 6 องศาขึ้นไป และข้อมือโดยทั่วไปมีองศาอิสระ 1 ถึง 3 องศา

2. ระบบขับเคลื่อน

ระบบขับเคลื่อนของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบ่งออกเป็น 3 ประเภทตามแหล่งพลังงาน ได้แก่ ระบบไฮดรอลิก ระบบลม และระบบไฟฟ้า ระบบขับเคลื่อนทั้งสามประเภทนี้สามารถนำมาผสมผสานและประกอบกันตามความต้องการได้ หรืออาจขับเคลื่อนโดยอ้อมด้วยกลไกส่งกำลังเชิงกล เช่น สายพานซิงโครนัส ชุดเฟือง และเฟืองเกียร์ ระบบขับเคลื่อนประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าและกลไกส่งกำลังเพื่อให้ตัวกระตุ้นทำงานที่สอดคล้องกัน ระบบขับเคลื่อนพื้นฐานทั้งสามนี้มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าถือเป็นกระแสหลัก

เนื่องจากมอเตอร์เซอร์โว AC และ DC ที่มีแรงเฉื่อยต่ำ แรงบิดสูง และไดรเวอร์เซอร์โวที่รองรับ (อินเวอร์เตอร์ AC, ตัวปรับความกว้างพัลส์ DC) ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย ระบบประเภทนี้ไม่จำเป็นต้องแปลงพลังงาน ใช้งานง่าย และไวต่อการควบคุม มอเตอร์ส่วนใหญ่ต้องติดตั้งกลไกส่งกำลังที่แม่นยำไว้ด้านหลัง: ตัวลด ฟันของมอเตอร์ใช้ตัวแปลงความเร็วของเฟืองเพื่อลดจำนวนรอบการหมุนย้อนกลับของมอเตอร์ให้ได้ตามจำนวนรอบการหมุนย้อนกลับที่ต้องการ และได้รับอุปกรณ์แรงบิดที่ใหญ่ขึ้น จึงลดความเร็วและเพิ่มแรงบิด เมื่อโหลดมีขนาดใหญ่ การเพิ่มกำลังของมอเตอร์เซอร์โวโดยไม่คิดหน้าคิดหลังจะไม่คุ้มทุน แรงบิดเอาต์พุตสามารถปรับปรุงได้โดยตัวลดภายในช่วงความเร็วที่เหมาะสม มอเตอร์เซอร์โวมีแนวโน้มที่จะร้อนและสั่นสะเทือนความถี่ต่ำภายใต้การทำงานความถี่ต่ำ การทำงานซ้ำๆ เป็นเวลานานไม่เอื้อต่อการรับประกันการทำงานที่แม่นยำและเชื่อถือได้ การมีมอเตอร์ลดความแม่นยำทำให้มอเตอร์เซอร์โวทำงานด้วยความเร็วที่เหมาะสม เสริมความแข็งแกร่งของตัวเครื่อง และสร้างแรงบิดที่มากขึ้น ปัจจุบันมีตัวลดกระแสหลักอยู่สองตัว ได้แก่ ตัวลดฮาร์มอนิกและตัวลด RV

3. ระบบควบคุม

ระบบควบคุมหุ่นยนต์เป็นสมองของหุ่นยนต์และเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดฟังก์ชันและประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ ระบบควบคุมจะส่งสัญญาณคำสั่งไปยังระบบขับเคลื่อนและตัวกระตุ้นตามโปรแกรมอินพุตและควบคุมมัน งานหลักของเทคโนโลยีการควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมคือการควบคุมช่วงของกิจกรรม ท่าทางและวิถี และเวลาของการกระทำของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในพื้นที่ทำงาน มีคุณลักษณะของการเขียนโปรแกรมที่เรียบง่าย การทำงานของเมนูซอฟต์แวร์ อินเทอร์เฟซการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ที่เป็นมิตร คำสั่งการทำงานออนไลน์ และการใช้งานที่สะดวก

ระบบควบคุมถือเป็นแกนหลักของหุ่นยนต์ และบริษัทต่างประเทศก็ใกล้ชิดกับการทดลองของจีนมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ก็สูงขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่ราคาถูกลงเรื่อยๆ ปัจจุบันมีไมโครโปรเซสเซอร์ 32 บิตในราคา 1-2 เหรียญสหรัฐในตลาด ไมโครโปรเซสเซอร์ที่คุ้มต้นทุนได้นำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ สำหรับตัวควบคุมหุ่นยนต์ ทำให้สามารถพัฒนาตัวควบคุมหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีต้นทุนต่ำได้ เพื่อให้ระบบมีความสามารถในการประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลเพียงพอ ปัจจุบันตัวควบคุมหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยซีรีส์ ARM ที่แข็งแกร่ง ซีรีส์ DSP ซีรีส์ POWERPC ซีรีส์ Intel และชิปอื่นๆ

เนื่องจากฟังก์ชันและคุณลักษณะของชิปเอนกประสงค์ที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่สามารถตอบสนองความต้องการของระบบหุ่นยนต์บางระบบได้อย่างเต็มที่ในแง่ของราคา ฟังก์ชัน การรวมเข้าและอินเทอร์เฟซ ระบบหุ่นยนต์จึงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยี SoC (System on Chip) การรวมโปรเซสเซอร์เฉพาะเข้ากับอินเทอร์เฟซที่จำเป็นสามารถลดความซับซ้อนในการออกแบบวงจรต่อพ่วงของระบบ ลดขนาดระบบ และลดต้นทุนได้ ตัวอย่างเช่น Actel ได้รวมแกนโปรเซสเซอร์ของ NEOS หรือ ARM7 ไว้ในผลิตภัณฑ์ FPGA เพื่อสร้างระบบ SoC ที่สมบูรณ์ ในแง่ของตัวควบคุมเทคโนโลยีหุ่นยนต์ การวิจัยของบริษัทเน้นไปที่สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเป็นหลัก และมีผลิตภัณฑ์ที่ครบกำหนดแล้ว เช่น DELTATAU ในสหรัฐอเมริกาและ TOMORI Co., Ltd. ในญี่ปุ่น ตัวควบคุมการเคลื่อนที่ของบริษัทใช้เทคโนโลยี DSP และใช้โครงสร้างแบบเปิดบนพีซี

4. เอฟเฟกเตอร์ปลาย

เอฟเฟกเตอร์ปลายคือส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกับข้อต่อสุดท้ายของแมนิพิวเลเตอร์ โดยทั่วไปจะใช้เพื่อจับวัตถุ เชื่อมต่อกับกลไกอื่น ๆ และดำเนินการงานที่จำเป็น โดยทั่วไปผู้ผลิตหุ่นยนต์จะไม่ออกแบบหรือขายเอฟเฟกเตอร์ปลาย ในกรณีส่วนใหญ่ พวกเขาจัดหาเพียงกริปเปอร์ธรรมดาเท่านั้น โดยปกติ เอฟเฟกเตอร์ปลายจะติดตั้งไว้ที่หน้าแปลนของแกนทั้ง 6 แกนของหุ่นยนต์เพื่อทำงานในสภาพแวดล้อมที่กำหนด เช่น การเชื่อม การทาสี การติดกาว และการโหลดและขนถ่ายชิ้นส่วน ซึ่งเป็นงานที่ต้องใช้หุ่นยนต์ในการทำงานให้เสร็จ