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DSPOWER è nata nel 2013 ed è un produttore focalizzato sulla ricerca e sviluppo, produzione e formazione per servocomandi per robot,servocomandi robot intelligenti, servi per droni e accessori correlati.

Fin dalla nostra fondazione, ci siamo concentrati sui requisiti dei robot e dei servocomandi per droni, progettando e sviluppando prodotti servo adatti agli utilizzatori di robot.

Oggi condivideremo le nostre soluzioni per bracci robotici.

Il braccio robotico controlla il movimento, proprio come se iniettasse un'anima nel suo scheletro d'acciaio, e il servo è il comandante incredibilmente preciso. Nel laboratorio di ricerca e sviluppo di DSPOWER, ogni giorno possiamo vedere quei componenti trasformarsi da disegni in ballerini meccanici viventi.

Oggi voglio raccontarvi come il servo fa sì che il braccio robotico funzioni in modo flessibile come un braccio umano, il che implica sia l'accoppiamento preciso di ingranaggi sia una programmazione intelligente.

Come un servo controlla l'angolo di un braccio robotico

Il servo incorpora un sistema di feedback altamente intelligente. Un potenziometro monitora la posizione dell'albero di uscita in tempo reale al ricevimento di un segnale di controllo. Dopo aver confrontato questa posizione con quella di destinazione, regola immediatamente la rotazione del motore.

È come toccare un oggetto con la mano mentre si proteggono gli occhi, dove le dita eseguono continuamente piccole regolazioni fino a raggiungere un posizionamento preciso. Il servo che abbiamo meticolosamente progettato per i robot di pulizia utilizza la comunicazione seriale TTL, consentendo a ciascun giunto di segnalare in modo indipendente i dati di posizione.Ciò garantisce che quando il braccio del robot rimane all'angolo preimpostato, l'errore sia inferiore a 0,5 gradi.

Nelle applicazioni pratiche, ogni articolazione di un braccio robotico deve coordinarsi a diverse angolazioni. Ad esempio, quando si afferra una tazza inclinata, il servo del polso deve compensare un'inclinazione di 15 gradi, mentre il servo della spalla deve mantenere un supporto di 30 gradi.

Questa coordinazione multi-angolo richiede una risposta rapida dei servocomandi. Utilizziamo un sistema di ingranaggi metallici in grado di mantenere la stabilità di posizione anche con una coppia di 85 kgf.cm, come se aggiungessimo muscoli resistenti alla fatica al braccio robotico.

Perché è necessario che più servocomandi lavorino insieme?

Un singolo servo può eseguire solo oscillazioni semplici, mentre un braccio robotico deve operare con la stessa fluidità di una mano umana. Immaginate di tenere in mano una penna e scrivere: questa azione richiede il movimento coordinato di polso, gomito e spalla.

Nell'aspirapolvere robotico a cinque assi sviluppato dal nostro partnerI servocomandi dello stadio anteriore sopportano il carico, i servocomandi dello stadio intermedio controllano il movimento di estensione e i servocomandi dello stadio finale eseguono i movimenti di precisione. Questa divisione del lavoro è come l'ensemble orchestrale di una sinfonia tra i diversi strumenti.

In un sistema multi-servo, il controllo della temporizzazione è particolarmente critico. Una volta abbiamo avuto un caso in cui un braccio robotico tremava mentre afferrava un uovo. In seguito abbiamo scoperto che ciò era dovuto a un ritardo di 10 millisecondi nella risposta dei servocomandi del polso e delle dita. Migliorando la distribuzione del segnale PWM, siamo riusciti a ottenere una sincronizzazione perfetta di tutti i servocomandi, come un coro addestrato. Ora, questo sistema riesce ad afferrare senza problemi un uovo crudo senza romperlo.

In che modo la coppia del servomotore influisce su un braccio robotico?

È simile alla sensazione che si prova quando trema un braccio umano.

Tuttavia, una coppia più elevata non è sempre la scelta migliore. Una coppia eccessiva aumenta il consumo energetico e può anche portare a strutture ingombranti. I servocomandi che abbiamo progettato per i robot desktop possonorealizzare le operazioni più delicate con una coppia di 6,3 kgf.cmLa chiave è adattare la coppia ai requisiti di carico del braccio robotico, proprio come quando si sceglie il motore di un'auto: non è sempre necessario puntare alla massima potenza.

Come scegliere un modello di servo braccio robotico

Nella scelta di un modello di servo, è importante considerare lo scenario operativo del robot. Per applicazioni che richiedono frequenti avvii e arresti, si consiglia un servo digitale con funzione di freno. Un caso che abbiamo riscontrato riguardava una linea di produzione automatizzata che richiedevabraccio robotico per raggiungere 20 fermate precise al minutoI servocomandi analogici convenzionali soffrirebbero di errori cumulativi, mentre i servocomandi digitali, con la loro frequenza di aggiornamento più elevata, risolvono perfettamente questo problema.

Anche le dimensioni sono fondamentali. In passato, alcuni clienti utilizzavano servocomandi standard in bracci robotici compatti, con conseguente scarsa dissipazione del calore. Successivamente, abbiamo sviluppato un servocomando con pinza da 26 mm appositamente progettato, più piccolo del 40% pur mantenendo una coppia di 3 kg·cm. È come cucire un abito su misura per un braccio robotico: deve consentire libertà di movimento senza essere troppo largo.

Quali sono le differenze nei protocolli di controllo servo?

Il protocollo PWM, simile a un conduttore beat-beat, trasmette comandi tramite larghezza di impulso, mentre il protocollo seriale TTL, come una conversazione, può trasmettere parametri più complessi. Nel laboratorio DSPOWER, confrontiamo spesso questi due protocolli.

Il PWM è adatto per un semplice controllo punto a punto, come accendere o spegnere una luce, mentreTTL può ottenere simultaneamente più segnali di feedback, come posizione, temperatura e corrente.

Attualmente, sempre più bracci robotici adottano protocolli ibridi, come il nostro progetto di braccio robotico bionico. I movimenti di base utilizzano il controllo PWM per garantire prestazioni in tempo reale, mentre la regolazione fine con TTL trasmette parametri dettagliati.

È come guidare un'auto, dove è necessario usare i pedali per controllare la velocità e il cruscotto per monitorare lo stato. Questa configurazione flessibile consente ai bracci robotici di adattarsi ad ambienti di lavoro sempre più complessi.

Come migliorare la precisione del controllo servo

Per migliorare la precisione sono necessari sia hardware che software. Per quanto riguarda l'hardware, utilizziamo ingranaggi lavorati con precisione da 0,1 mm per ridurre il gioco della trasmissione. Un cliente ha segnalatoun'oscillazione persistente di 2 mm all'estremità del braccio roboticoDopo un'indagine, abbiamo scoperto che la causa era il gioco di accoppiamento degli ingranaggi.

Sostituendo gli ingranaggi con una struttura elicoidale, il problema è stato risolto. È simile al movimento di un orologio: la precisione di ogni ingranaggio influisce sulla misurazione del tempo complessiva.

Altrettanto cruciale è il software. Il nostro sistema anti-shake prevede l'inerzia del movimento del braccio robotico e la compensa in anticipo. Ad esempio, durante una frenata di emergenza, genera un segnale di regolazione fine della retromarcia per eliminare l'eccesso di velocità causato dall'inerzia, proprio come un guidatore esperto aziona delicatamente il pedale del freno per garantire una frenata fluida e senza ostacoli.