Что за механика позволяет машинам совершать безошибочные движения 24/7?

Цифровой океанHi-Tech

Опopно-двигатeльный аппарат

Промышленный робот Kuka поднимает и удерживает на весу деталь массой 1300 кг, а затем кладет ее на место с точностью до сотых долей миллиметра. Интеллект интеллектом, но что за механика позволяет машинам совершать безошибочные движения 24 часа в сутки 365 дней в году?

Мышцы pобoтов

Даже человеку не под силу согнуть колено строго под определенным углом. Больше всего в этом навыке преуспели спортсмены и артисты балета. Однако по точности позиционирования роботы оставляют их далеко позади.

1. Шаговый электродвигатель

Используется там, где не требуется большая скорость и крутящий момент. Такие моторы можно увидеть в большинстве 3D-принтеров. Они же наводят на резкость объективы фотокамер.

1. Ротор. Представляет собой постоянный магнит, с двух сторон закрытый стальными цилиндрическими крышками. Каждая крышка имеет 50 зубцов, обращенных к статору. 2. Статор. Восемь электромагнитов объединены в пары. Их сердечники имеют зубцы, обращенные к ротору. Всего у каждого электромагнита 6 зубцов. 3. Зубцы. Их количество рассчитано так, что лишь у одной пары сердечников статора зубцы устанавливаются точно напротив зубцов ротора. У остальных сердечников зубцы располагаются со смещением.

Скорость вращения: до 1000 об/мин

Крутящий момент: до 50 Н·м

Самый простой электромоторчик из игрушки имеет три обмотки, находящиеся в магнитном поле постоянного магнита. Это три электромагнита, каждый из которых может повернуть ротор на 120°. Щеточный механизм включает электромагниты по очереди, чтобы вал вращался непрерывно. Но если бы мы управляли каждой обмоткой в отдельности, то получили бы двигатель с шагом 120°.

Распространенный шаговый двигатель для 3D-принтера имеет восемь обмоток, объединенных в пары. Внутри ротора спрятан постоянный магнит. Включая пары по очереди, мы могли бы поворачивать вал на 45° за шаг. Одновременное включение двух пар дает промежуточные комбинации, уменьшая шаг до 22,5°.

Однако в реальности шаг такого двигателя гораздо меньше. Все дело в зубцах, нанесенных и на ротор, и на электромагниты статора. На роторе их 50, на статоре — всего 48. Когда зубцы одной электромагнитной пары располагаются точно напротив зубцов ротора, другие пары оказываются смещены. Включение электромагнита проворачивает ротор ровно настолько, чтобы устранить это смещение. В результате шаг такого двигателя — всего 1,8°.

Драйвер. Так называется быстрая и мощная микросхема, которая переключает напряжение между катушками шагового двигателя в соответствии с программой. Драйвер может заставить мотор повернуться на любой заданный угол или же вращаться непрерывно.

2. Сервомотор

Эта передача используется в комплекте с шаговым двигателем, когда необходимо придать частям механизма поступательное, а не вращательное движение.

1. Электродвигатель. В сервомоторе он может быть практически любым: мощным или не очень, работающим от переменного тока или от постоянного, синхронным или асинхронным. 2. Энкодер. Диск с отверстиями, закрепленный на валу двигателя. Отверстия энкодера поочередно открывают просвет между источником света и фотоэлементом. Считая электрические импульсы от фотоэлемента, контроллер вычисляет угол поворота вала. 3. Корпус. В любительской робототехнике корпуса сервоприводов часто служат одним из несущих элементов конструкции.

Скорость вращения: свыше 10000 об/мин

Крутящий момент: свыше 300 Н·м

В отличие от шагового двигателя сервомотору не требуется сложная управляющая электроника, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Основной компонент сервомотора — самый обычный электродвигатель, который может развивать высокую скорость вращения. Следует помнить, что в большинстве случаев скорость нужна вовсе не для того, чтобы механизм двигался быстро. Ее понижают с помощью редуктора и получают высокий крутящий момент. Поэтому везде, где механизм должен поднимать тяжести или поддерживать собственный вес, применяются сервомоторы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Растущий на обочине Растущий на обочине

Да, пожалуй, ни одну из дорог невозможно представить без этого растения

Наука и жизнь
Астрономы нашли экзопланету, падающую по свою стареющую звезду Астрономы нашли экзопланету, падающую по свою стареющую звезду

Процесс, который предстоит через миллиарды лет пройти нашей Земле

ТехИнсайдер
Мaшины во вpeмени Мaшины во вpeмени

Изучать лунные кратеры и понимать животных — что еще нейросети делают лучше нас?

Цифровой океан
5 французских способов повысить самооценку — попробуйте сами 5 французских способов повысить самооценку — попробуйте сами

Как француженкам удается всегда оставаться довольными собой

Psychologies
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Скрываем последствия бурной ночи: 6 способов избавиться от запаха перегара Скрываем последствия бурной ночи: 6 способов избавиться от запаха перегара

Чтобы скрыть факт попойки, используйте эти хитрости!

ТехИнсайдер
Обpaтный отсчeт Обpaтный отсчeт

Сегодня есть множество приложений, которые сокращают подготовку к празднику

Цифровой океан
Руккола: особенности, польза и вред модной зелени Руккола: особенности, польза и вред модной зелени

Рассказываем о модном листовом овоще: кому он особенно полезен, а кому не очень

VOICE
Apxивиpовaнный мир Apxивиpовaнный мир

Люди занимаются сохранением ценной информации для будущих поколений

Цифровой океан
За что увольняют шефов За что увольняют шефов

Несправедливость принимает совершенно неожиданные, а иногда даже забавные формы

Bones
Беспилотное путешествие из Петepбургa в Мoскву Беспилотное путешествие из Петepбургa в Мoскву

Из северной столицы по платной трассе М11 выехал автомобиль без водителя

Цифровой океан
Пустыня истории Пустыня истории

Что «Лоуренс Аравийский» объясняет о людях, решивших, что они важнее, чем мир

Weekend
Последнее плавание «Лузитании»: история загадочной морской трагедии Последнее плавание «Лузитании»: история загадочной морской трагедии

7 мая 1915 года затонул один из самых знаменитых пароходов своего времени

Вокруг света
Приносят в жертву оленей и готовят белые блюда: 10 удивительных фактов о новогодних обычаях народов России Приносят в жертву оленей и готовят белые блюда: 10 удивительных фактов о новогодних обычаях народов России

Интересные новогодние обычаи из книги «Страшный, таинственный, разный Новый год»

ТехИнсайдер
Тимур и его финансы Тимур и его финансы

Тимур Турлов рассказал, как мечта детства привела его к успеху

Esquire
Тихое искусство негромких обстоятельств Тихое искусство негромких обстоятельств

Почему мы по-разному смотрим на европейских и советских тихих модернистов

Weekend
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Режиссер Режиссер

Наконец-то мы узнаем, почему Роуз не помогла Джеку после крушения "Титаника"

ТехИнсайдер
Страсти и чувства: о чем говорили женщины в философских салонах XVII–XVIII веков Страсти и чувства: о чем говорили женщины в философских салонах XVII–XVIII веков

Как красоту понимали философы XVII-го и XVIII века?

Forbes
Как перестать переживать, что подумают другие: 8 важных советов — прислушайтесь к ним Как перестать переживать, что подумают другие: 8 важных советов — прислушайтесь к ним

Как прислушиваться к дельным советам и игнорировать непрошеную критику?

Psychologies
Наташа Власова: «После развода я с наслаждением открыла для себя целый мир и себя в нём» Наташа Власова: «После развода я с наслаждением открыла для себя целый мир и себя в нём»

Наташа Власова откровенно рассказала о браке, потере себя и новой жизни

Здоровье
«Идол, защищайся!» «Идол, защищайся!»

Культ образов и иконоборческое насилие в Средние века

N+1
Открытая акустика Открытая акустика

Игорь Яковенко — об иллюзорности границ между техническим и творческим

Seasons of life
История браузера на телефоне: как посмотреть и почистить История браузера на телефоне: как посмотреть и почистить

Как посмотреть историю в самых популярных мобильных браузерах

CHIP
11 необычных мест для зимних путешествий по России 11 необычных мест для зимних путешествий по России

Необычные и самые классные локации для путешествия по России

VOICE
Глава Sesderma — о стратегии ухода за кожей и российском бьюти-рынке Глава Sesderma — о стратегии ухода за кожей и российском бьюти-рынке

Габриэль Серрано Санмигель — о том, как ухаживать за лицом

РБК
Как понять, что партнер нам подходит: 4 главных вопроса — проверьте себя Как понять, что партнер нам подходит: 4 главных вопроса — проверьте себя

Как понять, что вы встретили подходящего партнера?

Psychologies
«Страх смерти выливается в отрицание покоя»: о чем книга «Водомерка» — прочитайте отрывок «Страх смерти выливается в отрицание покоя»: о чем книга «Водомерка» — прочитайте отрывок

Отрывок из красивого рефлексивного романа «Водомерка»

Psychologies
Герой нашего премиума Герой нашего премиума

Есть автомобили-символы, которые показывают, кто мы и где находимся

Автопилот
Диалoг с миллионами Диалoг с миллионами

Как три власти взаимодействуют с гражданами в социальных сетях?

Цифровой океан
Открыть в приложении