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DSPOWER wurde 2013 gegründet und ist ein Hersteller, der sich auf Forschung und Entwicklung, Fertigung und Ausbildung im Bereich Roboterservos konzentriert.intelligente Roboterservos, Drohnenservos und zugehöriges Zubehör.

Seit unserer Gründung konzentrieren wir uns auf die Anforderungen von Robotern und Drohnenservos und haben Servoprodukte entwickelt, die für Roboteranwender geeignet sind.

Heute stellen wir Ihnen unsere Roboterarmlösungen vor.

Der Roboterarm steuert die Bewegungen, als würde man seinem Stahlskelett eine Seele einhauchen, und der Servo ist der unglaublich präzise Befehlshaber. In der Forschungs- und Entwicklungswerkstatt von DSPOWER können wir täglich miterleben, wie diese Komponenten von Zeichnungen zu lebendigen, mechanischen Tänzern werden.

Heute möchte ich Ihnen erklären, wie der Servo dafür sorgt, dass der Roboterarm so flexibel arbeitet wie ein menschlicher Arm. Dies beinhaltet sowohl ein präzises Ineinandergreifen der Zahnräder als auch eine intelligente Zeitplanung.

Wie ein Servo den Winkel eines Roboterarms steuert

Der Servo verfügt über ein intelligentes Rückkopplungssystem. Ein Potentiometer überwacht die Position der Abtriebswelle in Echtzeit nach Empfang eines Steuersignals. Nach dem Vergleich dieser Position mit der Sollposition passt es die Motordrehung umgehend an.

Das ist vergleichbar mit dem Berühren eines Gegenstands mit der Hand, während man die Augen zuhält: Die Finger nehmen dabei ständig kleinste Korrekturen vor, bis die präzise Position erreicht ist. Der von uns sorgfältig für Reinigungsroboter entwickelte Servo nutzt serielle TTL-Kommunikation, wodurch jedes Gelenk unabhängig Positionsdaten übermitteln kann.Dadurch wird sichergestellt, dass der Fehler weniger als 0,5 Grad beträgt, wenn der Roboterarm im voreingestellten Winkel bleibt.

In der Praxis müssen die Gelenke eines Roboterarms in unterschiedlichen Winkeln koordiniert werden. Beispielsweise muss beim Greifen einer geneigten Tasse das Handgelenkservo eine Neigung von 15 Grad ausgleichen, während das Schulterservo eine Stütze von 30 Grad aufrechterhält.

Diese Mehrwinkelkoordination erfordert ein schnelles Ansprechverhalten der Servos. Wir verwenden ein Metallgetriebe, das die Positionsstabilität selbst bei einem Drehmoment von 85 kgf·cm gewährleistet – vergleichbar mit der Integration ermüdungsresistenter Muskeln in den Roboterarm.

Warum ist es notwendig, dass mehrere Servos zusammenarbeiten?

Ein einzelner Servo kann nur einfache Schwenkbewegungen ausführen, ein Roboterarm muss sich aber so geschmeidig bewegen wie eine menschliche Hand. Stellen Sie sich vor, Sie halten einen Stift und schreiben; diese Bewegung erfordert die koordinierte Bewegung von Handgelenk, Ellbogen und Schulter.

Im fünfachsigen Saugroboter, der von unserem Partner entwickelt wurdeDie Servomotoren der vorderen Gelenke tragen die Last, die der mittleren Gelenke steuern die Ausfahrbewegung und die der hinteren Gelenke führen Feinbewegungen aus. Diese Arbeitsteilung ähnelt der Aufteilung der verschiedenen Instrumente in einem Sinfonieorchester.

In einem System mit mehreren Servos ist die präzise Zeitsteuerung besonders wichtig. Wir hatten einmal einen Fall, bei dem ein Roboterarm beim Greifen eines Eis zitterte. Später stellten wir fest, dass dies an einer Verzögerung von 10 Millisekunden in der Reaktion der Handgelenk- und Fingerservos lag. Durch die Optimierung der PWM-Signalverteilung erreichten wir eine perfekte Synchronisation aller Servos, vergleichbar mit einem perfekt einstudierten Chor. Nun kann dieses System ein rohes Ei problemlos greifen, ohne es zu beschädigen.

Wie wirkt sich das Servodrehmoment auf einen Roboterarm aus?

Das ist vergleichbar mit dem Gefühl, wenn ein menschlicher Arm zittert.

Höheres Drehmoment ist jedoch nicht immer besser. Zu hohes Drehmoment erhöht den Energieverbrauch und kann außerdem zu sperrigen Konstruktionen führen. Die von uns für Desktop-Roboter entwickelten Servos könnenMit einem Drehmoment von 6,3 kgf·cm lassen sich selbst feinste Bearbeitungen durchführen.Entscheidend ist, das Drehmoment an die Lastanforderungen des Roboterarms anzupassen, genau wie bei der Wahl eines Automotors nicht immer die maximale PS-Zahl angestrebt werden muss.

Wie man ein Servomodell für einen Roboterarm auswählt

Bei der Auswahl eines Servomodells sollten Sie das Betriebsszenario des Roboters berücksichtigen. Für Anwendungen mit häufigen Starts und Stopps empfiehlt sich ein digitaler Servo mit Bremsfunktion. Ein Kundenfall, den wir betreuten, betraf eine automatisierte Produktionslinie, die Folgendes erforderte:Roboterarm soll 20 präzise Stopps pro Minute erreichenKonventionelle analoge Servos würden unter kumulativen Fehlern leiden, während digitale Servos mit ihrer höheren Aktualisierungsrate dieses Problem perfekt lösen.

Die passenden Abmessungen sind ebenfalls entscheidend. In der Vergangenheit verwendeten einige Kunden Standard-Servos in kompakten Roboterarmen, was zu unzureichender Wärmeableitung führte. Daraufhin entwickelten wir einen speziell konstruierten 26-mm-Greiferservo, der 40 % kleiner ist und dennoch ein Drehmoment von 3 kg·cm aufweist. Es ist wie maßgeschneidert für einen Roboterarm – er muss freie Bewegungsfreiheit ermöglichen, ohne dabei zu locker zu sitzen.

Worin bestehen die Unterschiede bei den Servoregelungsprotokollen?

Das PWM-Protokoll, ähnlich einem Taktgeber, überträgt Befehle über die Impulsbreite, während das serielle TTL-Protokoll, vergleichbar mit einem Gespräch, komplexere Parameter übertragen kann. Im DSPOWER-Labor vergleichen wir diese beiden Protokolle häufig.

PWM eignet sich für einfache Punkt-zu-Punkt-Steuerungen, wie das Ein- oder Ausschalten einer Lampe,TTL kann gleichzeitig mehrere Rückkopplungssignale erhalten.wie beispielsweise Position, Temperatur und Stromstärke.

Aktuell verwenden immer mehr Roboterarme Hybridprotokolle, wie beispielsweise unser Projekt für einen bionischen Roboterarm. Grundlegende Bewegungen werden mittels PWM-Steuerung gesteuert, um Echtzeitfähigkeit zu gewährleisten, während die Feinabstimmung mit TTL detaillierte Parameter überträgt.

Das ist vergleichbar mit dem Autofahren, wo man die Pedale zur Geschwindigkeitsregelung und das Armaturenbrett zur Überwachung des Status benötigt. Diese flexible Konfiguration ermöglicht es Roboterarmen, sich an immer komplexere Arbeitsumgebungen anzupassen.

Wie man die Genauigkeit der Servoregelung verbessert

Zur Verbesserung der Genauigkeit sind sowohl Hardware als auch Software erforderlich. Hardwareseitig verwenden wir präzisionsgefertigte Zahnräder mit einer Genauigkeit von 0,1 mm, um das Getriebespiel zu reduzieren. Ein Kunde berichteteein anhaltendes 2-mm-Wackeln am Ende des RoboterarmsNach eingehender Untersuchung stellten wir fest, dass dies durch Zahnflankenspiel verursacht wurde.

Durch den Austausch der Zahnräder gegen eine Schrägverzahnung wurde das Problem behoben. Dies ist vergleichbar mit einem Uhrwerk: Die Genauigkeit jedes einzelnen Zahnrads beeinflusst die Gesamtzeitmessung.

Ebenso entscheidend ist die Software. Unser Anti-Shake-System berechnet die Trägheit der Roboterarmbewegung und kompensiert sie im Voraus. Beispielsweise erzeugt es bei einer Notbremsung ein gegenläufiges Feinjustierungssignal, um ein durch die Trägheit verursachtes Überschwingen zu verhindern – ähnlich wie ein erfahrener Fahrer sanft das Bremspedal betätigt, um einen gleichmäßigen und ungehinderten Stopp zu gewährleisten.