أخبار

بدأت شركة DSPOWER في عام 2013 وهي شركة مصنعة تركز على البحث والتطوير والتصنيع والتعليم لمحركات الروبوتات،سيرفو الروبوتات الذكية، سيرفو الطائرات بدون طيار، والملحقات ذات الصلة.

منذ إنشائها، ركزنا على متطلبات الروبوتات ومحركات الطائرات بدون طيار، وقمنا بتصميم وتطوير منتجات محركات مناسبة لمستخدمي الروبوت.

اليوم سوف نشارككم حلولنا الخاصة بالذراع الروبوتية.

يتحكم الذراع الآلي بالحركة، تمامًا كما لو كان يُحقن روح في هيكله الفولاذي، ويُعدّ المؤازر جهاز التحكم الدقيق للغاية. في ورشة البحث والتطوير في DSPOWER، نرى يوميًا هذه المكونات وهي تتحول من رسومات إلى راقصات ميكانيكيات حية.

اليوم، أريد أن أخبركم كيف يجعل المحرك المؤازر الذراع الروبوتية تعمل بمرونة مثل الذراع البشرية، وهو ما يتضمن كلاً من التروس الدقيقة التي تتشابك مع بعضها البعض والجدولة الذكية.

كيف يتحكم المؤازر في زاوية الذراع الروبوتية

يتضمن المؤازر نظام تغذية راجعة ذكيًا للغاية. يراقب مقياس الجهد موضع عمود الإخراج آنيًا عند استقبال إشارة تحكم. بعد مقارنة هذا الموضع بالموضع المستهدف، يضبط دوران المحرك فورًا.

يشبه هذا لمس شيء ما بيدك مع تغطية عينيك، حيث تُجري أصابعك تعديلات دقيقة باستمرار حتى يتم تحديد الموقع بدقة. يستخدم المحرك المؤازر الذي صممناه بدقة لروبوتات التنظيف تقنية الاتصال التسلسلي TTL، مما يُمكّن كل مفصل من إرسال بيانات الموقع بشكل مستقل.ويضمن هذا أنه عندما يظل ذراع الروبوت في الزاوية المحددة مسبقًا، يكون الخطأ أقل من 0.5 درجة.

في التطبيقات العملية، يجب أن يتناسق كل مفصل في الذراع الروبوتية بزوايا مختلفة. على سبيل المثال، عند الإمساك بكأس مائل، يجب أن يعوض سيرفو المعصم ميلانًا قدره 15 درجة، بينما يحافظ سيرفو الكتف على دعم بزاوية 30 درجة.

يتطلب هذا التنسيق متعدد الزوايا استجابة سريعة من محركات السيرفو. نستخدم نظام تروس معدنية يحافظ على استقرار الوضع حتى في ظل عزم دوران يبلغ 85 كجم/سم، كما هو الحال مع إضافة عضلات مقاومة للتعب إلى الذراع الروبوتية.

لماذا من الضروري أن تعمل العديد من المحركات المؤازرة معًا؟

لا يمكن لمحرك سيرفو واحد سوى تحقيق تأرجحات بسيطة، إلا أن الذراع الروبوتية يجب أن تعمل بسلاسة اليد البشرية. تخيل أنك تمسك قلمًا وتكتب؛ يتطلب هذا العمل تنسيق حركة المعصم والكوع والكتف.

في المكنسة الكهربائية الروبوتية ذات الخمسة محاور التي طورها شريكناتتحمل محركات سيرفو المفصل الأمامي للمنصة الحمل، بينما تتحكم محركات سيرفو المفصل الأوسط للمنصة بحركة التمديد، بينما تُجري محركات سيرفو المرحلة النهائية حركات دقيقة. يشبه هذا التقسيم للعمل فرقة أوركسترا سيمفونية بين الآلات المختلفة.

في نظام متعدد المحركات، يُعدّ التحكم في التوقيت أمرًا بالغ الأهمية. واجهنا حالةً ارتجف فيها ذراع روبوتي أثناء إمساكه ببيضة. اكتشفنا لاحقًا أن السبب يعود إلى تأخير قدره 10 ملي ثانية في استجابة محركات سيرفو المعصم والأصابع. من خلال تحسين توزيع إشارة تعديل عرض النبضة (PWM)، تمكنا من تحقيق تزامن مثالي لجميع محركات السيرفو، تمامًا مثل جوقة موسيقية مُدرّبة. الآن، يُمكن لهذا النظام إمساك بيضة نيئة بسلاسة دون كسرها.

كيف يؤثر عزم السيرفو على الذراع الروبوتية؟

وهذا يشبه شعور اهتزاز ذراع الإنسان.

ومع ذلك، فإن عزم الدوران العالي ليس دائمًا أفضل. فالعزم الزائد يزيد من استهلاك الطاقة، وقد يؤدي أيضًا إلى هياكل ضخمة. يمكن للمحركات المؤازرة التي صممناها لروبوتات سطح المكتبتحقيق العمليات الأكثر حساسية مع عزم دوران يبلغ 6.3 كجم/سموالمفتاح هو مطابقة عزم الدوران لمتطلبات الحمل للذراع الآلية، تمامًا كما هو الحال عند اختيار محرك السيارة، حيث لا تحتاج دائمًا إلى السعي لتحقيق أقصى قدر من القدرة الحصانية.

كيفية اختيار نموذج سيرفو الذراع الروبوتية

عند اختيار طراز سيرفو، ضع في اعتبارك سيناريو تشغيل الروبوت. للتطبيقات التي تتطلب عمليات تشغيل وإيقاف متكررة، يُنصح باستخدام سيرفو رقمي مزود بوظيفة فرامل. إحدى حالات العملاء التي تعاملنا معها كانت تتعلق بخط إنتاج آلي يتطلبذراع الروبوت لتحقيق 20 توقفًا دقيقًا في الدقيقة. تعاني محركات التحكم التناظرية التقليدية من أخطاء تراكمية، في حين أن محركات التحكم الرقمية، بمعدل تحديثها الأعلى، تعالج هذه المشكلة بشكل مثالي.

يُعدّ توافق الأبعاد أمرًا بالغ الأهمية أيضًا. في الماضي، كان بعض العملاء يضعون محركات سيرفو قياسية في أذرع روبوتية صغيرة الحجم، مما يُؤدي إلى ضعف تبديد الحرارة. لذا، طوّرنا لاحقًا محرك سيرفو قابضًا مصممًا خصيصًا بقطر 26 مم، وهو أصغر بنسبة 40% مع الحفاظ على عزم دوران يبلغ 3 كجم/سم³. يشبه الأمر خياطة الملابس لذراع روبوتية، إذ يجب أن يسمح بحرية الحركة دون أن يكون فضفاضًا جدًا.

ما هي الاختلافات في بروتوكولات التحكم في المؤازرة؟

بروتوكول PWM، المشابه لموصل النبضات، ينقل الأوامر عبر عرض النبضة، بينما يستطيع بروتوكول TTL التسلسلي، المشابه للمحادثات، نقل معلمات أكثر تعقيدًا. في مختبر DSPOWER، نقارن بين هذين البروتوكولين كثيرًا.

يعد PWM مناسبًا للتحكم البسيط من نقطة إلى نقطة، مثل تشغيل الضوء أو إيقاف تشغيله، بينمايمكن لـ TTL الحصول على إشارات ردود فعل متعددة في وقت واحدمثل الموضع ودرجة الحرارة والتيار.

حاليًا، يتزايد اعتماد الأذرع الروبوتية على بروتوكولات هجينة، مثل مشروعنا للذراع الروبوتية الحيوية. تعتمد الحركات الأساسية على التحكم بتعديل عرض النبضة (PWM) لضمان الأداء الفوري، بينما ينقل الضبط الدقيق باستخدام TTL معلمات مفصلة.

يشبه هذا قيادة السيارة، حيث تحتاج إلى استخدام الدواسات للتحكم في السرعة، ولوحة القيادة لمراقبة الحالة. يتيح هذا التكوين المرن للأذرع الروبوتية التكيف مع بيئات العمل المتزايدة التعقيد.

كيفية تحسين دقة التحكم في المؤازرة

يتطلب تحسين الدقة استخدام الأجهزة والبرمجيات. في الأجهزة، نستخدم تروسًا دقيقة بسمك 0.1 مم لتقليل ارتداد ناقل الحركة. أفاد أحد العملاءاهتزاز مستمر بمقدار 2 مم في نهاية الذراع الروبوتيةبعد التحقيق، وجدنا أن هذا كان بسبب رد فعل عكسي لشبكة التروس.

باستبدال التروس بهيكل تروس حلزوني، تم حل المشكلة. يشبه هذا آلية حركة الساعة: دقة كل ترس تؤثر على ضبط الوقت بشكل عام.

البرنامج لا يقل أهمية. يتنبأ نظامنا المضاد للاهتزاز بقصور حركة الذراع الروبوتية ويعوضه مسبقًا. على سبيل المثال، أثناء التوقف الطارئ، يُصدر إشارة ضبط عكسي دقيقة لتجنب تجاوز السرعة بسبب القصور الذاتي، تمامًا كما يضغط السائق المتمرس على دواسة الفرامل برفق لضمان توقف سلس وخالٍ من العوائق.