بهینه سازی کنترل حرکت در ربات ها

1. نوع حرکت را تعیین کنید

ابتدا، سازندگان باید نوع حرکتی که ربات آنها انجام می دهد را شناسایی کنند. در ابتدایی ترین سطح خود، این به معنای تعیین جهت حرکت است – مانند حرکت از یک طرف به طرف دیگر یا بالا و پایین. فراتر از آن، کسب و کارها باید سیالیت و دامنه حرکت مورد نیاز خود را در نظر بگیرند.

این ملاحظات تأثیر قابل توجهی بر قیمت و پیچیدگی ربات دارد. بازوی روباتیکی که اجزا را روی یک محصول قرار می دهد ممکن است فقط به یک یا دو محرک تک محوری نیاز داشته باشد. ربات‌های متحرک خودمختار (AMR) که 32.13 درصد از تمام روباتیک‌ها را به خود اختصاص می‌دهند، باید جهت‌ها و حرکات سیال بیشتری را پشتیبانی کنند و به سیستم‌های حرکتی پیچیده‌تری نیاز دارند.این انتخاب‌ها علاوه بر تعیین تعداد محورها و انواع محرک‌های مورد نیاز، سیستم قدرت ربات را تعیین می‌کنند. انرژی کمتری برای حرکت دادن یک مفصل نسبت به به حرکت درآوردن یک ربات در امتداد کف کارخانه نیاز دارد.

2. نیازهای برق را در نظر بگیرید

هنگامی که سازندگان نوع حرکت ربات خود را بدانند، می توانند قدرت این حرکت را در نظر بگیرند. مقدار مناسب نیرو به وزن قطعات متحرک، مقاومت مورد انتظار، سرعت مورد نظر و کار خاص در دست بستگی دارد.

برآورده کردن این الزامات بیش از اطمینان از اینکه یک موتور می تواند نیروی کافی را ارائه کند است. نوع قدرت نیز مهم است. حرکت یک ربات روی چرخ ها به نیروی ثابت نیاز دارد در حالی که ضربه زدن به یک قالب از طریق فلز نیاز به نیروی انفجاری دارد. حتی اگر این راه حل ها دارای مقدار یکسانی انرژی باشند، آن را به روش های مختلف تحویل می دهند، بنابراین به سیستم های حرکتی متفاوتی نیاز دارند.

تحویل نیرو نیز تنها عاملی نیست که باید در نظر گرفته شود. سیستم کنترل حرکت نیز باید در مقابل نیرویی که وارد می کند یا مقاومتی که با آن مواجه می شود مقاومت کند. حتی زمانی که قطعات از سرعت و بار شعاعی یکسانی پشتیبانی می‌کنند، برخی از آنها تا 5.31 برابر بیشتر از سایرین دوام می‌آورند، که آنها را برای کاربردهای با شدت بالا بهتر می‌کند.

3. از دقت اطمینان حاصل کنید

به طور مشابه، سیستم های کنترل حرکت رباتیک باید دقت مورد نیاز را ارائه دهند. این عامل باید با ملاحظات قدرت همراه باشد، زیرا این دو اغلب در تضاد هستند. تحویل قدرت بالا منجر به سرعت‌های سریع‌تر می‌شود، اما برای توقف در نقطه دلخواه به نیروی بیشتری نیاز دارد که مانع از حرکت دقیق می‌شود.

دقت می تواند از چندین مکان نشات بگیرد. استفاده از مواد سبک تر برای کاهش نیرو یکی دیگر از گزینه هاست. تجهیز یک سیستم کنترل حرکت به سنسورهایی با عملکرد سریعتر یکی دیگر از موارد است. رویکرد ایده آل به بودجه سازنده و سایر نیازهای ربات بستگی دارد.

به طور کلی، سیستم های کنترل حلقه بسته بیشترین دقت را ممکن می کنند زیرا به اندازه گیری های ورودی و خروجی پاسخ می دهند. جایگزین‌های حلقه باز نمی‌توانند به تغییرات بلادرنگ پاسخ دهند، و باعث می‌شود آنها کمتر قابل اعتماد باشند، اما پیاده‌سازی آن‌ها ارزان‌تر بوده و به داده‌های کمتری نیاز دارند. در نتیجه، روبات‌هایی که گردش کار قابل پیش‌بینی‌تری دارند، می‌توانند به کنترل‌های حلقه باز تکیه کنند.

4. از سنسورهای کنترل حرکت مناسب استفاده کنید

تولید کنندگان همچنین می توانند کنترل حرکتی را از طریق انتخاب سنسورهای خود بهینه سازی کنند. این ملاحظه پیچیده تر از آن است که در ابتدا به نظر می رسد زیرا سنسور مناسب برای یک ربات به عوامل بیشتری نسبت به دقت منحصر است.

لیزرها اندازه‌گیری‌های سریع و دقیقی را ارائه می‌دهند و آنها را برای هدایت بازوی برش یا حس کردن اجسام روی خط مونتاژ برای شروع حرکت ایده‌آل می‌سازند. با این حال، آن‌ها در تلاش هستند تا انبوهی از داده‌های لازم را برای کارهای پیچیده‌تر، مانند هدایت وسایل نقلیه خودران، بدونتنظیمات گران قیمت در این موارد، بینایی ماشین مبتنی بر دوربین ممکن است قابل اعتمادتر باشد، اما فضای بیشتری برای خطا ایجاد می کند و به نور کافی نیاز دارد.

برخی از روبات ها ممکن است نیاز به ترکیب چندین سیستم حسگر داشته باشند. AMRها و سایر سیستم‌های متحرک ممکن است به یک گروه حسگر برای ناوبری و دیگری برای کنترل بازوهای متحرک نیاز داشته باشند.

5. منابع محاسباتی کافی را فراهم کنید

در همین راستا، روبات‌ها و زیرساخت‌های زیربنایی آن‌ها به قدرت پردازش کافی برای پاسخ به داده‌های این حسگر نیاز دارند. بار دیگر، پیچیدگی مورد نیاز به ربات خاص و وظیفه آن بستگی دارد.

روبات‌هایی که حرکات ساده را انجام می‌دهند، به قدرت محاسباتی زیادی نیاز ندارند، زیرا برنامه‌نویسی آنها ساده است و احتمالاً حداقل داده‌ها را پردازش می‌کنند. در مقابل، سیستم‌های بینایی ماشین و سایر کاربردهای هوش مصنوعی باید تحلیل‌های پیچیده‌ای را انجام دهند. در برخی موارد، منابع محاسباتی داخلی ممکن است ناکافی باشند و به اتصالات ابری نیاز داشته باشند.

تولیدکنندگان باید زیرساخت شبکه خود را در مواردی که نیاز به محاسبات پیچیده‌تر یا اتصال به چندین حسگر دارند، در نظر بگیرند. محاسبات لبه می تواند این اتصالات را قابل اطمینان تر کند و تاخیر را تا 30٪ افزایش دهد، اما این استراتژی به سرمایه گذاری بیشتر در فناوری نیاز دارد. ملاحظاتی از این دست می تواند به سرعت هزینه های پیاده سازی ربات را افزایش دهد، بنابراین بررسی زودهنگام آنها مهم است.