Dá sa v robotike použiť krokový systém? To je otázka, ktorú si v poslednej dobe kladiem pomerne často a ako dodávateľ krokových systémov sa do tejto témy rád vrhnem.
Najprv si rýchlo prejdime, čo je to krokový systém. Krokový systém zvyčajne pozostáva z krokového motora a pohonu. Motor sa pohybuje v diskrétnych krokoch, čím sa líši od bežného motora, ktorý sa otáča nepretržite. Tento pohyb krok za krokom dáva krokovým systémom vysokú úroveň kontroly nad polohou a rýchlosťou.
Teraz poďme k hlavnej otázke: Dá sa použiť v robotike? Odpoveď je jednoznačné áno! Existuje niekoľko dôvodov, prečo sú krokové systémy vhodné pre robotiku.
Presné polohovanie
Jednou z kľúčových požiadaviek v robotike je schopnosť presného pohybu na konkrétne pozície. V tejto oblasti žiaria stepperové systémy. Napríklad v robotickom ramene používanom vo výrobnom prostredí potrebuje zobrať diel z jedného miesta a presne ho umiestniť na iné miesto. A2-fázový krokový motormôžu byť naprogramované tak, aby sa pohybovali vo veľmi malých, presných krokoch. To znamená, že robotické rameno môže znova a znova dosiahnuť presné potrebné súradnice. Diskrétny charakter krokov umožňuje jednoduché ovládanie a výpočet polohy. Motoru môžete prikázať, aby sa pohol o určitý počet krokov, a to s vysokou presnosťou.
Náklady – efektívnosť
Robotické projekty majú často rozpočtové obmedzenia. Krokové systémy sú vo všeobecnosti cenovo dostupnejšie v porovnaní s niektorými inými možnosťami riadenia pohybu, ako sú servosystémy. V prípade malých robotických projektov, ako sú vzdelávacie roboty alebo amatérske stavby, je hlavným faktorom cena. Krokový motor a jeho pridružený ovládač môžu poskytnúť spoľahlivé riešenie riadenia pohybu bez toho, aby sa museli ohroziť. Vďaka tomu je prístupný širokému spektru používateľov, od študentov pracujúcich na školskom projekte až po majiteľov malých firiem, ktorí chcú automatizovať jednoduchý proces.
Jednoduchosť ovládania
Ovládanie krokového systému je pomerne jednoduché. Aby to fungovalo, nepotrebujete veľmi zložitý riadiaci algoritmus. Základné mikrokontroléry môžu byť použité na odosielanie krokových a smerových signálov do krokového ovládača. Táto jednoduchosť je obrovskou výhodou v robotike, najmä pre tých, ktorí sú v tejto oblasti noví. Napríklad, ak staviate mobilného robota, ktorý sa potrebuje pohybovať dopredu, dozadu alebo otáčať, môžete jednoducho naprogramovať krokové motory na dosiahnutie týchto pohybov. Musíte len poslať správnu sekvenciu signálov do motora a ten podľa toho zareaguje.
Udržiavanie krútiaceho momentu
Krokové motory majú prídržný krútiaci moment, čo znamená, že si dokážu udržať svoju polohu aj vtedy, keď na ich pohyb nie je potrebná žiadna sila. To je veľmi užitočné v robotike. Zvážte robotický uchopovač. Keď držíte nejaký predmet, chcete, aby zostal na mieste bez toho, aby ste neustále využívali energiu na udržanie úchopu. Túto prídržnú silu môže poskytnúť krokový motor, ktorý zabezpečí, že predmet nevykĺzne z chápadla.
Aplikácie v rôznych typoch robotiky
Poďme sa pozrieť na niektoré špecifické typy robotiky, kde sa bežne používajú stepperové systémy.
Priemyselná robotika
V priemyselnom prostredí sa krokové systémy používajú v robotoch s dopravníkovým pásom, robotoch typu pick-and-place a dokonca v niektorých prípadoch aj v robotických zváracích ramenách. Pre tieto aplikácie je rozhodujúca presnosť a spoľahlivosť krokových motorov. Napríklad robot na vyberanie a umiestňovanie potrebuje rýchlo a presne presúvať produkty z jedného dopravníkového pásu na druhý. AKrokový ovládač poľnej zbernicemožno použiť na ovládanie krokového motora, čo umožňuje bezproblémovú integráciu s celkovým priemyselným riadiacim systémom.
Vzdelávacia robotika
Ako som už spomenul, vo vzdelávacej robotike sú dôležité náklady a jednoduchosť. Mnoho škôl a univerzít používa vo svojich kurzoch robotiky krokové systémy. Študenti sa môžu naučiť o pohybe, programovaní a konceptoch robotiky prácou s krokovými motormi. Napríklad jednoduchý sledovací robot sa dá postaviť pomocou krokových motorov. Študenti môžu naprogramovať motory tak, aby prispôsobili pohyb robota na základe senzorov, ktoré detegujú čiaru na podlahe.
Lekárska robotika
V niektorých medicínskych aplikáciách, ako sú malé chirurgické roboty alebo roboty na podávanie liekov, možno použiť krokové systémy. Presnosť krokového motora je v týchto scenároch životne dôležitá. Napríklad robot na dodávanie liekov potrebuje vydať presné množstvo liekov v správnom čase. A3-fázový krokový motormôže poskytnúť presný pohyb potrebný pre tento typ aplikácie.
Obmedzenia
Krokové systémy samozrejme nie sú bez obmedzení. Jednou z hlavných nevýhod je, že môžu stratiť kroky pri veľkom zaťažení alebo pri vysokej rýchlosti prevádzky. Keď je krokový motor preťažený, nemusí byť schopný dokončiť celý krok, čo môže viesť k strate presnosti polohy. Krokové motory sa môžu počas nepretržitej prevádzky zahrievať, čo môže vyžadovať dodatočné chladiace mechanizmy.
Tieto obmedzenia sa však často dajú zmierniť. Môžete si napríklad vybrať krokový motor s vyšším krútiacim momentom, ktorý zvládne väčšie zaťaženie. A správne vetranie alebo chladiče môžu byť použité na riadenie tepla generovaného motorom.
Záver
Na záver, krokové systémy sú skvelou voľbou pre mnohé robotické aplikácie. Ponúkajú presnosť, nákladovú efektívnosť, jednoduchosť ovládania a pridržiavací moment. Aj keď majú určité obmedzenia, dajú sa zvládnuť správnym plánovaním a výberom komponentov.
Ak ste zapojený do robotického projektu a uvažujete o použití krokového systému, rád sa s vami porozprávam. Či už hľadáte a2-fázový krokový motor, aKrokový ovládač poľnej zbernice, alebo a3-fázový krokový motor, máme širokú škálu produktov, ktoré vyhovujú vašim potrebám. Kontaktujte nás a začnite diskutovať o svojom projekte a o tom, ako vám naše stepperové systémy môžu pomôcť dosiahnuť vaše ciele.
Referencie
- "Príručka krokového motora" od Compumotor
- „Robotika: Modelovanie, plánovanie a kontrola“ od Bruna Siciliano, Lorenzo Sciavicco, Luigi Villani a Giuseppe Oriolo