8 (800) 775-05-86
Звонок бесплатный

Круглосуточно

7 популярных приводов для роботов

7 популярных приводов для роботов
28 декабря 2016

Привод — это механизм для приведения в действие оборудования по управлению технологическими процессами с использованием электрических, пневматических или гидравлических сигналов. Это важная часть в робототехнике. Приводы, используемые в роботах, влияют на их целесообразность и производительность. Поэтому, в этой статье мы рассмотрим 7 самых распространенных приводов, которыми можно оснастить роботов различного предназначения.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Начнем с электрических двигателей. Бесщеточный или бесколлекторный — это один из типов приводов, набирающих популярность в робототехнике. Как понятно из названия, такой двигатель не использует щетки для коммутации, а вместо этого он коммутируется за счет электроники. Принцип работы данного привода основан на взаимодействии магнитных полей между электромагнитом и постоянным магнитом. Когда катушка находится под напряжением, противоположные полюса ротора и статора притягиваются друг к другу. Эти актуаторы используются практически в любых роботах.

Достоинства БДП следующие: 

  • Быстродействие относительно характеристик вращающего момента;
  • Более высокая частота вращения;
  • Высокие динамические характеристики;
  • Длительный срок службы;
  • Бесшумная работа.

Недостатки:

  • Сложный и дорогостоящий регулятор скорости;
  • Не работает без электроники.

Синхронный привод

Данный двигатель содержит ротор, который синхронно вращается с колеблющимся полем или током. Синхронные приводы имеют множество преимуществ перед другими двигателями. В первую очередь это относится к энергетическим показателям. Данные приводы используются в выпускаемых промышленных роботах со средней грузоподъемностью и числом степеней подвижности от 3 до 6. Точность позиционирования электрического привода достигает значений до ± 0,05 мм. Их применяют как в позиционном, так и в контурном режимах работы.

Преимущества:

  • Высокая экономичность;
  • Удобство сборки и хорошие регулировочные свойства;
  • Очевидна целесообразность применения синхронного привода для механизмов, не требующих регулирования скорости.

Недостатки:

  • Применение синхронного двигателя затруднено, если механизмы обладают большими маховыми массами, где необходимо иметь регулируемый или двойной привод;
  • Не имеет начального пускового момента. Следовательно, для его пуска необходимо разогнать ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

Асинхронный двигатель

Этот электропривод для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую также выгоден по ряду причин. Сам термин «асинхронный» означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у этих двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели от сети переменного тока.
Этот тип двигателя используется в основном для питания ведущих колес автомобиля, поэтому и может найти место в колесной робототехнике. Наличие мощных полупроводников сделало практичным использование более простых асинхронных электродвигателей переменного тока.

Преимущества:

  • Простота и надежность из-за отсутствия коллектора;
  • Низкая стоимость;
  • Значительно низкая масса;
  • Меньшие габариты.

Недостатки:

  • Могут перегреваться, особенно под нагрузкой;
  • Невозможность стабильно держать частоту вращения;
  • Относительно небольшой пусковой механизм.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель – привод, в последнее время часто используемый в робототехнике. Основное отличие между ним и всеми остальными типами двигателей состоит в способе вращения. Как известно, перечисленные ранее двигатели вращаются непрерывно. Но шаговые приводы вращаются «шагами». Каждый шаг представляет собой часть полного оборота. Эта часть зависит от механического устройства мотора и от способа управления. 

Использование шаговых двигателей является одним из самых простых, дешевых и легких решений для работы систем точного позиционирования. Поэтому эти двигатели очень часто используются в станках с ЧПУ и роботах.

Преимущества:

  • Главное преимущество – точность работы. При подаче потенциалов на обмотки двигатель повернется строго на определенный угол;
  • Низкая стоимость;
  • Подходит для автоматизации отдельных механизмов и систем, где нет необходимости в высокой динамике.

Недостатки:

  • Присутствует проблема «проскальзывания» ротора при повышенной нагрузке на вал;
  • Ограничение шагов (максимум 1000 об/мин).

Сервопривод

Это тип электромеханических двигателей, которые не вращаются постоянно, как шаговые, а перемещаются по сигналу в определенное положение и сохраняют его до следующего сигнала. Находят широкое применение в различных секторах робототехники – от самодельных механизмов до сложных андроидов.

В сервоприводах используется механизм обратной связи, позволяющий обрабатывать ошибки и исправлять их в позиционировании. Такая система называется следящей. Если какая-то сила оказывает давление на привод, изменяя его положение, двигатель будет применять силу в противоположном направлении, чтобы исправить возникающую ошибку. Таким образом, достигается высокая точность позиционирования.

Преимущества:

  • Более высокая скорость вращения;
  • Высокая мощность;
  • Позиция механизма всегда на виду и доступна для корректирования.

Недостатки:

  • Сложная система подключения и управления;
  • Требует квалифицированного обслуживания;
  • Высокая стоимость.

Пневматический привод

Двигатель, приводящий в движение механизмы через энергию сжатого воздуха. Основной компонент здесь – компрессор. Сжатый компрессором воздух поступает в пневмолинии, и далее к пневмодвигателю. Благодаря отсутствию вязкой среды, такие двигатели могут работать на большей частоте - скорость вращения пневмомотора может достигать десятков тысяч оборотов в минуту.
Этот тип привода все чаще используется в робототехнике, так как имеет низкую плавность хода и точность срабатывания. Наиболее рационально использовать его для механизмов с двумя состояниями – втягивания и выталкивания или закрывания и открывания.

Преимущества:

  • Простота и экономичность;
  • Рабочее тело не ограничено заданным объемом и может пополняться в случае утечки;
  • Вместо компрессора можно использовать баллон со сжатым газом, что упрощает построение пневматической системы;
  • Менее чувствителен к изменениям температуры окружающей среды.

Недостатки:

  • Более низкий КПД;
  • Высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической;
  • Нагревание и охлаждение рабочего газа в компрессорах, что может привести к возможности обмерзания систем или наоборот конденсации водяных паров из рабочего газа. 

Гидравлический привод

Если робот должен работать с грузами более 100кг, следует задуматься об использовании гидравлического привода. Этот тип двигателя для приведения в движения исполнительного органа использует жидкость. Принцип работы гидропривода состоит в насосе, который создает давление рабочей жидкости в напорной магистрали, соединенной с гидродвигателем. Двигатель преобразует давление жидкости в механическое. При этом, регуляторы управляют скоростью и направлением движения гидродвигателя.
Эти приводы применяются в основном в промышленной робототехнике. Но есть случаи их использования и в других прототипах, к примеру,  в известном детище DARPA - роботе BigDog.

Преимущества:

  • Небольшие размеры и масса;
  • Высокая производительность - развивает силу в 25 раз выше, чем пневмопривод аналогичного размера;
  • Плавное регулирование силы;
  • Рабочая температура - от -50 до +100С.

Недостатки:

  • При высоком давлении возможны утечки жидкости;
  • Высокая стоимость оборудования и обслуживания;
  • Непрерывное потребление энергии;
  • Сложно отслеживать точность работы.

Это были самые основные типы приводов, которые наиболее используются в современной робототехнике. 

Вернуться к новостям
Товары к этой новости

Наши преимущества

Помощь, а не продажа
Мы помогаем, а не продаём «любой ценой». У нас дружелюбный сервис и гибкие условия.
Полезные консультации
У нас не только магазин, а ещё есть мастерская и школа робототехники, поэтому много опыта.
Бесплатная доставка
При заказе на сумму больше 8 000 рублей в Москве и Питере доставка всех товаров бесплатная.
Доставка в день заказа
Если сделать заказ до 14:00, то можно получить его в тот же день. Только в Питере пока.
Только качественные товары
У нас продаются только качественные товары. Нет продуктов очень низкого качества, пусть и дешёвых.
Качественное послепродажное обслуживание
На все товары действует гарантия. Если что, то мы качественно отремонтируем. 

 
Ваш город - Санкт-Петербург,
угадали?
Перейти на мобильную версию сайта
Да, перейти Остаться на основной версии