01 Johtopäätös ensin: Tämä on erittäin integroitu mekatroninen toimilaite
Pelkästään ulkonäöltään tämä nivel näyttää paksulta metallisylinteriltä. Purettuna se kuitenkin paljastaa olevansa täydellinen robottiliikeyksikkö, joka yhdistää seuraavat tiivistetyt osajärjestelmät:
- Harjaton moottori: Muuntaa sähköenergian pyörimismomentiksi
- Alennusmekanismi: Muuntaa moottorin suuren nopeuden alhaisen vääntömomentin pienen nopeuden suureksi vääntömomentiksi nivelelle
- MOS-virtalähde: Syöttää ohjattavaa virtaa kolmivaihemoottorille
- Pääohjaus-MCU: Suorittaa moottorin ohjausta, signaalin näytteenottoa, tiedonsiirtoa ja suojauslogiikkaa
- Virtanäytteenotto: Arvioi lähtömomenttia ja toimii FOC-ohjauksen perustana
- Magneettinen enkooderi: Havaitsee pyörimiskulman ja monikierrosasennon
- NTC-lämpötila-anturi: Valvoo moottorin lämpötilaa
- Viestintä- ja virheenkorjausliitäntä: Yhdistää robotin yleiseen ohjausverkkoon ja tukee tehtaan testausta ja huoltoa
- Metallikotelo ja ulostulolaippa: Kantavat rakenteellisia kuormia robotin liikkeen aikana
Tämä on suurin ero humanoidirobottien nivelten ja tavallisten moottoreiden välillä: standardimoottoreiden tarvitsee vain pyöriä, kun taas robottien nivelten on jatkuvasti tiedettävä asentonsa, lähtömomenttinsa, käyttölämpötilansa turvallisuustilansa ja jäljellä oleva lähtökapasiteettinsa.
02 Ulkonäkö ja rakenne: Ontto akseli, metallikotelo ja erittäin jäykkä ulostulopää
Kuva 2: Nivelen etupuolella on tiheillä ruuveilla kiinnitetty suurikokoinen ulostulopää, jonka keskellä on läpireikä.
Merkittävin ulkoinen ominaisuus on keskellä oleva läpireikä. Tämä rakenne ei ole pelkästään koristeellinen, vaan se tarjoaa erittäin käytännöllisiä etuja robotin koko suunnittelulle:
- Virtakaapelit, tietoliikennejohdot ja anturikaapelit voivat kulkea lyhyempiä reittejä.
- Johtosarjat paljastuvat harvemmin, kun useita liitoksia on kytketty sarjaan.
- Johtojen naarmuuntumisen, repeytymisen tai mekanismeihin tarttumisen riski pienenee suurten kulmaliitosten liikkeen aikana.
- Usean vapausasteen osien, kuten jalkojen, vyötäröjen ja hartioiden, kohdalla ontto rakenne auttaa parantamaan robotin kokonaiskokoonpanotiheyttä.
Kuva 3: Sivussa näkyy useita rajapintojen sarjoja, mikä osoittaa, että tämä liitos käsittelee samanaikaisesti virransyöttöä, tiedonsiirtoa, virheenkorjausta ja mahdollista ketjutusliitäntää.
Metallikotelo ja tiheästi asetetut eturuuvit paljastavat, että nivel on suunniteltu kestämään huomattavia rakenteellisia kuormia. Kun humanoidirobotti kävelee, kyykistyy tai nousee seisomaan, sen nivelet kantavat paitsi moottorin vääntömomenttia myös säteittäisiä voimia, aksiaalisia voimia, iskukuormia ja ohimenevää reaktiomomenttia. Siksi tällaiset moduulit on suunniteltava integroiduksi rakennekokonaisuudeksi, joka yhdistää moottorin, alennusvaihteen, laakerit ja ulostulolaipan.
03 PCBA:n yleinen asettelu: Virta-, ohjaus-, tunnistus- ja tietoliikennepiirit integroituna yhdelle pyöreälle piirilevylle