لا تتطلب حركة الروبوتات الصناعية أجهزة قيادة موثوقة فحسب، بل تتطلب أيضًا وحدات نقل فعالة لتحقيق التحكم الدقيق. وهذان الجزءان مهمان في الروبوتات الصناعية إلى جانب الجسم الميكانيكي. ستقدم هذه المقالة أجهزة القيادة ووحدات النقل الخاصة بالروبوتات الصناعية لمساعدتك في الحصول على فهم أعمق لهذه المكونات الرئيسية.
جهاز القيادة
جهاز القيادة هو مصدر الطاقة لذراع الروبوت الصناعي، والذي يمكّن أجزاء مختلفة من الذراع (بما في ذلك الجسم والذراع والمعصم واليد) من الحركة. تستخدم الروبوتات الصناعية عادةً ثلاثة أنواع أساسية من أساليب القيادة: القيادة الهيدروليكية، والقيادة الهوائية، والقيادة الكهربائية. يعد المحرك الكهربائي حاليًا الطريقة الأكثر استخدامًا للروبوتات الصناعية، مع كون المحركات المؤازرة التي تعمل بالتيار المتردد هي الخيار الأكثر شيوعًا. عادة ما يكون ترتيب جهاز القيادة عبارة عن مفصل واحد يتوافق مع سائق واحد، مما يساعد على تحقيق التحكم الدقيق والحركة الفعالة.
في الوقت الحالي، باستثناء عدد قليل من الروبوتات ذات دقة الحركة المنخفضة، أو الأحمال الثقيلة، أو متطلبات الحماية من الانفجارات- التي تستخدم محركات هيدروليكية وهوائية، تستخدم معظم الروبوتات الصناعية محركات كهربائية، ومن بينها المحركات المؤازرة التي تعمل بالتيار المتردد الأكثر استخدامًا، ويستخدم تخطيط المحرك في الغالب مفصلًا واحدًا ومحركًا واحدًا.
وحدة النقل
تعد وحدة النقل مكونًا مساعدًا لجهاز القيادة، وهي مسؤولة عن نقل حركة جهاز القيادة إلى أجزاء مختلفة من الذراع الروبوتية لضمان قدرة المستجيب النهائي على تحقيق الموضع والوضعية المطلوبة بدقة.
تستخدم الروبوتات الصناعية عادة المخفضات كوحدات نقل ميكانيكية، والتي لها متطلبات محددة بالمقارنة مع المخفضات التقليدية. يحتاج المخفض المشترك للروبوتات إلى بعض الخصائص، مثل سلسلة نقل قصيرة، وصغر الحجم، والطاقة العالية، والوزن الخفيف، وسهولة التحكم. تساعد هذه الميزات الروبوتات على تحقيق التحكم الفعال في الحركة.
مبدأ العمل
عندما يتم تركيب مولد الموجات في العجلة المرنة، فإنه يجبر شكل العجلة المرنة على التغيير من دائري إلى بيضاوي. تتفاعل الأسنان القريبة من نهاية المحور الطويل بشكل كامل مع أسنان العجلة الصلبة (عادة ما تكون حوالي 30% من الأسنان في حالة شبكية)، بينما يتم فصل الأسنان القريبة من نهاية المحور القصير تمامًا عن العجلة الصلبة. تكون الأسنان الموجودة في الأجزاء الأخرى من المحيط في حالة انتقالية من التشابك والانفصال. عندما يدور مولد الموجة بشكل مستمر في اتجاه معين، يتغير تشوه العجلة المرنة باستمرار، مما يتسبب في تناوب حالة التشابك بين العجلة المرنة والعجلة الصلبة بين التشابك، والتشابك، وفك الارتباط، وإعادة التشابك... تتكرر هذه العملية، ويكون عدد الأسنان الخارجية للعجلة المرنة أقل من عدد الأسنان الداخلية للعجلة الصلبة، وبالتالي تحقيق دوران بطيء للعجلة المرنة بالنسبة للعجلة الصلبة في الاتجاه المعاكس للمولد.
يحقق هذا الجهاز التحكم في حركة الروبوت عن طريق تغيير شكل العجلة المرنة والتفاعل بين الأسنان والعجلة الصلبة لتحقيق الدوران. يتم تكرار هذه العملية بشكل مستمر لتوليد الحركة الميكانيكية المطلوبة.
ميزة
(1) هيكل بسيط، حجم صغير، وخفيف الوزن. بالمقارنة مع المخفضات العادية ذات نسب النقل المماثلة، يتم تقليل الحجم والوزن بحوالي 1/3 أو أكثر.
(2) نطاق نسبة النقل كبير. تبلغ نسبة النقل للمخفض التوافقي -المرحلة الواحدة 50-300، مع قيمة مفضلة تبلغ 75-250؛ تتراوح نسبة انتقال المخفض التوافقي ثنائي القطب بين 3000 و 60000.
(3) شبكة متزامنة مع أسنان متعددة، ودقة نقل عالية، وقدرة تحمل كبيرة للحمل.
(4) حركة سلسة، لا تأثير، وانخفاض مستوى الضجيج. يدخل التشابك وفك الارتباط بين تروس المخفض التوافقي تدريجيًا ويخرج بين الأسنان الصلبة مع تشوه العجلة المرنة. أثناء عملية الربط، تتلامس الأسنان مع بعضها البعض، وتكون سرعة الانزلاق صغيرة دون حدوث تغييرات مفاجئة.
(5) كفاءة نقل عالية، قادرة على تحقيق حركة عالية السرعة-.
(6) يمكن تحقيق انتقال التفاضلي. لنفترض أن مولد الموجة والعجلة الصلبة يتم تشغيلهما، ويتم تشغيل العجلة المرنة. وفي هذه الحالة يمكن تشكيل آلية نقل تفاضلية لتحقيق الانتقال بين ظروف العمل السريعة والبطيئة.
2. مخفض RV
1) الهيكل
بالمقارنة مع المخفضات التوافقية، لا يتمتع ناقل الحركة RV بقوة إجهاد أعلى وصلابة وعمر أطول فحسب، بل يتمتع أيضًا بدقة تباطؤ مستقرة. على عكس المحرك التوافقي، مع زيادة وقت الاستخدام، ستنخفض دقة الحركة بشكل ملحوظ. ولذلك، غالبًا ما يتم استخدام مخفضات RV في-محركات الروبوت عالية الدقة، وهناك اتجاه لاستبدال المخفضات التوافقية تدريجيًا. يظهر الرسم التخطيطي لهيكل مخفض RV في الشكل أدناه، والذي يتكون بشكل أساسي من مكونات مثل ترس الشمس (العجلة المركزية)، والعتاد الكوكبي، والذراع الدوار (عمود الكرنك)، ومحمل الذراع الدوار، والعتاد الدائري (ترس RV)، وأسنان الإبرة، والقرص الصلب، وقرص الإخراج.
2) مبدأ العمل
① المرحلة الأولى من التباطؤ: أولاً، يتم نقل الحركة الدورانية للمحرك إلى اثنين من التروس الكوكبية غير الملتوية من خلال عمود التروس أو الترس الشمسي. تشبه هذه العملية ترسًا كبيرًا ينقل الطاقة إلى تروسين صغيرين، مما يحقق المرحلة الأولى من التباطؤ.
② المرحلة الثانية من التباطؤ: بعد ذلك، تبدأ التروس الكوكبية في الدوران وتدفع التروس الدائرية بزاوية 180 درجة عبر العمود المرفقي. وهذا يشبه زوجًا من التروس الدائرية المتناظرة التي تتفاعل مع بعضها البعض، ويبدأ أحدهما في الدوران حول الآخر، وبذلك تكتمل المرحلة الثانية من التباطؤ.
③ حركة الدوران: خلال هذه العملية، سيخضع الترس الدائري لقوة أسنان الإبرة الثابتة على مبيت سن الإبرة أثناء دورانه. ستؤدي هذه القوة إلى خضوع العجلة الدائرية لحركة دورانية معاكسة لاتجاهها المداري، تمامًا مثل الدوران.
④ آلية الإخراج: أخيرًا، يتم نقل دوران الترس الدائري بسرعة ثابتة إلى القرص الصلب وقرص الإخراج من خلال عمودين مرفقيين. وهذا يشكل آلية إخراج ذات سرعة زاوية متساوية لمتوازي الأضلاع، تنقل الحركة إلى أجزاء أخرى من الروبوت.
يقوم جهاز النقل RV بتحويل الحركة الدورانية للمحرك الكهربائي إلى الحركة المعقدة التي يتطلبها الروبوت من خلال هذه التفاعلات المعقدة، وبالتالي تحقيق التباطؤ الفعال والتحكم الدقيق.
3) الخصائص
(1) نطاق نسبة الإرسال واسع، وكفاءة الإرسال عالية.
(2) الصلابة الالتوائية عالية، أكبر بكثير من آلية الإخراج لمخفض دولاب الهواء الدائري النموذجي.
(3) عند عزم الدوران المقدر، يكون التباطؤ المرن صغيرًا.
(4) عند نقل نفس عزم الدوران والطاقة، تكون مخفضات RV أصغر حجمًا مقارنة بالمخفضات الأخرى.
فهم أجهزة القيادة ووحدات النقل للروبوتات الصناعية
لا تتطلب حركة الروبوتات الصناعية أجهزة قيادة موثوقة فحسب، بل تتطلب أيضًا وحدات نقل فعالة لتحقيق التحكم الدقيق. ستقدم هذه المقالة أجهزة القيادة ووحدات النقل الخاصة بالروبوتات الصناعية لمساعدتك في الحصول على فهم أعمق لهذه المكونات الرئيسية.
يعد جهاز القيادة ووحدة النقل للروبوتات الصناعية مكونين رئيسيين لتحقيق حركة فعالة ودقيقة، ويلعب اختيارهما وتكوينهما دورًا مهمًا في أداء وتطبيق الروبوتات. تعد الأنواع المختلفة من طرق القيادة وناقل الحركة مناسبة للروبوتات الصناعية المختلفة. سيساعد اختيار المكونات المناسبة بناءً على الاحتياجات المحددة في تحسين كفاءة ودقة عمل الروبوت.