我們知道，機(jī)器人是先進(jìn)且高度智能的機(jī)電設(shè)備，能夠執(zhí)行多種日常任務(wù)。這些設(shè)備能感知周圍環(huán)境并采取行動以完成特定任務(wù)。機(jī)器人由多種組件構(gòu)成，其中關(guān)節(jié)模組是關(guān)鍵部件之一。

 

什么是機(jī)器人關(guān)節(jié)模組？

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組是一種用于驅(qū)動機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動、輪子旋轉(zhuǎn)或控制夾爪運(yùn)動的裝置。根據(jù)負(fù)載需求，機(jī)器人關(guān)節(jié)模組有多種類型。負(fù)載通常涉及扭矩、精度、操作速度、功耗等因素。機(jī)器人關(guān)節(jié)模組的工作原理是將能量轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動，通常產(chǎn)生線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

 

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組的常用類型

• 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動關(guān)節(jié)模組：

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模組主要用于控制和監(jiān)測機(jī)器人機(jī)械部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，具備不同尺寸和扭矩生成能力，可用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中的速度，允許在旋轉(zhuǎn)中暫停，常用于機(jī)器人各關(guān)節(jié)的運(yùn)動操作。

• 線性運(yùn)動關(guān)節(jié)模組：

線性關(guān)節(jié)模組用于推動或拉動機(jī)器人機(jī)械部件向前或向后移動及手臂伸展。其活動端連接到機(jī)器人的杠桿臂以實(shí)現(xiàn)此類運(yùn)動，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人行業(yè)多種場景。

 

 

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組設(shè)計(jì)

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組種類繁多，這里討論如何設(shè)計(jì)用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為推拉線性運(yùn)動的線性關(guān)節(jié)模組，這種運(yùn)動可提供安全高效的運(yùn)動控制。

• 功率

設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)模組時(shí)，首要考慮的是功率。機(jī)械輸出功率取決于輸入功率，輸出功率由負(fù)載或所需移動的力決定。

• 占空比

占空比指關(guān)節(jié)模組的工作頻率及使用時(shí)間，取決于運(yùn)動時(shí)的溫度，因?yàn)楣β蕰驘崃繐p失而減少。不同的關(guān)節(jié)模組占空比因負(fù)載、老化及環(huán)境溫度等因素而異。

• 效率

關(guān)模組效率反映其運(yùn)行時(shí)的性能，通過機(jī)械輸出功率與電輸入功率的比值計(jì)算。

• 壽命

延長關(guān)模組器壽命的因素包括保持額定占空比、減少側(cè)向負(fù)載、維持推薦電壓和力，以及避免極端環(huán)境。

 

工作原理

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組設(shè)計(jì)注重易用性和效率。線性關(guān)節(jié)模組的設(shè)計(jì)基于帶螺紋的滾柱絲杠，利用斜面原理產(chǎn)生沿較長距離作用的力以移動負(fù)載。主要目標(biāo)是提供推拉運(yùn)動。

 

選擇機(jī)器人關(guān)節(jié)模組時(shí)需考慮以下因素：

• 用途與功能需求

關(guān)節(jié)模組類型取決于機(jī)器人的用途及預(yù)期功能。

• 物理要求與約束

需考慮關(guān)節(jié)模組的重量和尺寸，因?yàn)檫^重的關(guān)節(jié)模組可能導(dǎo)致小型機(jī)器人手臂因自身重量而失效。

• 強(qiáng)度與功率

根據(jù)具體用途，確保關(guān)節(jié)模組強(qiáng)度和功率足以完成任務(wù)。

• 通信協(xié)議

需確認(rèn)關(guān)節(jié)模組支持的通信協(xié)議，如機(jī)器人常用的EtherCAT或CANopen等。

• 安裝空間與選項(xiàng)

檢查機(jī)器人可用安裝空間及關(guān)節(jié)模組的安裝選項(xiàng)，大部分關(guān)節(jié)模組提供獨(dú)立安裝硬件以支持多方向安裝，也可以定制固定安裝點(diǎn)。

 

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組的優(yōu)勢包括：

• 精度高

• 易于控制

• 能量轉(zhuǎn)換效率高

• 操作安全簡單

• 維護(hù)方便

• 成本可控

 

機(jī)器人關(guān)節(jié)模組的應(yīng)用包括：

• 關(guān)節(jié)模組是機(jī)器人中的關(guān)鍵組件，將外部能量轉(zhuǎn)化為基于控制信號的物理運(yùn)動。

• 關(guān)節(jié)模組將電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)或線性運(yùn)動。

• 關(guān)節(jié)模組產(chǎn)生機(jī)器人用于移動自身或作用其他物體的力。

• 關(guān)節(jié)模組負(fù)責(zé)機(jī)器人控制和驅(qū)動系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)。

 

總之，關(guān)節(jié)模組是機(jī)器人中的關(guān)鍵部件之一，使機(jī)器人關(guān)節(jié)或四肢進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、上下等各方向精準(zhǔn)的移動，并將能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動。