Wie wählt man die Hardware für Exoskelett-Roboter aus?
Kürzlich veröffentlichte das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie die"Leitmeinungen zur innovativen Entwicklung humanoider Roboter"und die Bekanntmachung des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie über die Ausgabe der"Leitmeinungen zur innovativen Entwicklung humanoider Roboter"hat die heimische Industrie für humanoide Roboter auf einen Höhepunkt gebracht. In den letzten Jahren haben viele Unternehmen und Institutionen im In- und Ausland ihre eigenen Produkte auf den Markt gebracht. Jedes Produkt ist anders, darunter hydrauloelektrische Hybride und rein elektromechanische, alle mit ihren eigenen Merkmalen.
Es gibt viele Klassifikationen von Exoskeletten: tragbare Exoskelette, Rehabilitationsexoskelette, flexible Exoskelette und angetriebene Exoskelette. Derzeit sind die ersten beiden Typen auf dem Markt am häufigsten vertreten und auch der Kommerzialisierungsgrad ist relativ hoch; die letzten beiden dienen hauptsächlich der Forschung und Technologiereserven.
Da humanoide Roboter in Oberkörper und Unterkörper unterteilt sind, werden für den Oberkörper normalerweise keine allzu hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und explosive Kraft gestellt, und er unterscheidet sich kaum von gewöhnlichen Industriegelenken. Konzentrieren wir uns also auf den Unterkörper. Jedes Projekt hat unterschiedliche dynamische Anforderungen an Roboter, aber alle hoffen, dass sie wie Menschen sind, rennen, hochspringen, weit springen und gelegentlich einen Rückwärtssalto machen können. Dies stellt sehr hohe Anforderungen an die Gelenke. Die Gelenke müssen so leicht wie möglich sein und gleichzeitig die Bedingung eines ausreichenden Drehmoments erfüllen, d. h. die Leistungsdichte muss hoch genug sein. Dies stellt relativ hohe Anforderungen an jede Schlüsselkomponente. Gelenke bestehen im Allgemeinen aus Motoren, Reduzierstücken, Encodern und Treibern.
Erstens Motoren
1. rahmenloser Torquemotor
Der Innenrotor-Direktantriebsmotor ist leicht und kompakt. Er hat bei gleicher Größe ein relativ großes Drehmoment und ist besser für Robotergelenke geeignet. Dies ist eine relativ neue und auch relativ fortschrittliche Lösung. Die Kosten für den Prototyp sind jedoch etwas hoch und der Chargenpreis ist angemessener.
2. Außenrotor-Scheibenmotor
Der Außenrotormotor ist eine ältere Lösung und wurde am frühesten verwendet. Da dieser Motortyp zwar leicht zu integrieren ist, das unzureichende Drehmoment jedoch den größten Nachteil darstellt, werden die Produkte der zweiten Generation einiger Hersteller bereits durch rahmenlose Drehmomentmotoren ersetzt.
Zweitens: Reduzierstücke
Die meisten der derzeit verwendeten Reduzierstücke sind harmonische Reduzierstücke. Derzeit wird das inländische Lvdi mit relativ hohem Preis-Leistungs-Verhältnis verwendet. Das bessere ist Harmonic Drive, aber diese Art von Kosten wird relativ hoch sein.
Drittens: Treiber
Viele Hersteller von Exoskeletten entwickeln ihre eigenen Treiberplatinen, und einige verwenden auch ausgereifte Produkte auf dem Markt, wie beispielsweise ELMO aus Israel, COPLEY aus den USA und Sepkine aus Deutschland usw. Treiber erfordern einen kurzen Aktualisierungszyklus und eine geringe Latenz, um Jitter in mehreren Gelenken zu vermeiden. Sie werden entsprechend dem Motorstrom, der Spannung und dem Encodertyp angepasst. Eine hohe Leistungsdichte ist nach wie vor das Kernelement.
Viertens: Encoder
Kostengünstige und kostengünstige Encoder werden bevorzugt. Wenn die Positionsgenauigkeit des Ausgangsendes nicht besonders hoch ist, wird im Allgemeinen ein Multiturn-Absolutwert am Motorende hinzugefügt. Es stehen viele Optionen zur Verfügung, darunter magnetische Encoder, kapazitive Encoder und induktive Encoder.
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