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

Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
Почему мы загадываем желания под бой курантов и как это делать, чтобы они исполнились Почему мы загадываем желания под бой курантов и как это делать, чтобы они исполнились

Почему взрослые продолжают верить в новогодние чудеса?

Правила жизни
Мaшины во вpeмени Мaшины во вpeмени

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

Цифровой океан
Назад в прошлое: как (не) надо анализировать детство Назад в прошлое: как (не) надо анализировать детство

Когда стоит копаться в прошлом, а когда — начать двигаться дальше?

Psychologies
Азиатский переполох и немного Африки: куда уходит бизнес Азиатский переполох и немного Африки: куда уходит бизнес

Российские компании наращивают присутствие в странах Азии и Африки

Эксперт
Что будет, если не моргать неделю Что будет, если не моргать неделю

Как думаете, возможно ли прожить семь дней ни разу не моргнув?

ТехИнсайдер
Зимний город Зимний город

Эти люди разрабатывают беспилотные автомобили, пригодные для российского климата

Популярная механика
В 17 лет ею выстрелили из пушки. Потом она пела в опере и сломала спину: удивительная история В 17 лет ею выстрелили из пушки. Потом она пела в опере и сломала спину: удивительная история

Не все женщины сетуют на свою хрупкость

ТехИнсайдер
5 книг, которые считаются “проклятыми” 5 книг, которые считаются “проклятыми”

Книги, которые обвинялись в безумии и смертях своих хозяев

ТехИнсайдер
Владимир Слипенькин — о том, как сегодня развиваются предприятия в Московской области Владимир Слипенькин — о том, как сегодня развиваются предприятия в Московской области

О новом витке развития инфраструктуры и производств

СНОБ
Как пережить череду новогодних вечеринок без потерь для внешности Как пережить череду новогодних вечеринок без потерь для внешности

Как не "потерять" лицо в череде новогодних вечеринок?

VOICE
Новые правила кардио: хочешь похудеть — соблюдай их! Новые правила кардио: хочешь похудеть — соблюдай их!

Поможет ли кардио похудеть?

VOICE
Что происходит с телом, когда ты читаешь плохие новости, и как ему помочь Что происходит с телом, когда ты читаешь плохие новости, и как ему помочь

Информационное цунами уносит нас в открытый океан негатива

Лиза
Чем заняться дома с детьми в праздники: 8 креативных идей Чем заняться дома с детьми в праздники: 8 креативных идей

Как провести каникулы с пользой и удовольствием

Psychologies
5 модных марок из Вьетнама и Таиланда, за которыми стоит следить 5 модных марок из Вьетнама и Таиланда, за которыми стоит следить

Локальные азиатские модные бренды, которые интересно для себя открыть

Правила жизни
Будущее подкрадывается на цыпочках Будущее подкрадывается на цыпочках

Каким предстает наше общее завтра в произведениях фантастов

РБК
Юрий Мамлеев: «Скитания». Отрывок из романа об эмиграции в США Юрий Мамлеев: «Скитания». Отрывок из романа об эмиграции в США

Отрывок из книги Юрия Мамлеева о поисках своего места в новой жизни

СНОБ
Как выбрать по-настоящему теплую зимнюю куртку Как выбрать по-настоящему теплую зимнюю куртку

Исчерпывающий гайд о том, как купить верхнюю одежду на зиму и замерзнуть

Maxim
Боже, прими короля. Почему футбол после смерти Пеле не будет прежним Боже, прими короля. Почему футбол после смерти Пеле не будет прежним

Разбираем феномен легендарного футболиста Пеле

Правила жизни
Глинтвейн Глинтвейн

Глинтвейн согреет душу, прогонит хандру, поможет справиться с простудой

Здоровье
Четыре жизни Курдистана Четыре жизни Курдистана

Ждут ли на Ближнем Востоке курдское государство

Эксперт
10 удивительных фактов о снеге — вы будете поражены! 10 удивительных фактов о снеге — вы будете поражены!

Может показаться, что о снеге вам известно абсолютно все

ТехИнсайдер
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
Почему в детстве нас заставляли есть кашу? Простое объяснение Почему в детстве нас заставляли есть кашу? Простое объяснение

Что полезного в кашах?

ТехИнсайдер
Величайший в истории: как Пеле стал легендой, на которой держится современный футбол Величайший в истории: как Пеле стал легендой, на которой держится современный футбол

Почему Пеле считается величайшим в истории футбола

Forbes
Как очистить кэш на Андроиде: избавляемся от мусора Как очистить кэш на Андроиде: избавляемся от мусора

Рассказываем, как очистить кэш на Андроиде, Самсунг, Сяоми, Редми

CHIP
Продолжение истории о семейных скелетах: визит в провинцию Продолжение истории о семейных скелетах: визит в провинцию

Что делать, если семейные секреты мешают отношениям с детьми

СНОБ
Как пользоваться социальными сетями без ущерба для психики: 4 правила Как пользоваться социальными сетями без ущерба для психики: 4 правила

Как обезопасить свое психическое здоровье, не отказываясь от соцсетей?

Psychologies
Бот вместо психотерапевта: научится ли искусственный интеллект лечить душу Бот вместо психотерапевта: научится ли искусственный интеллект лечить душу

Смогут ли нейросети заменить психотерапевтов?

Psychologies
Вот что спасет женщин от перелома шейки бедра: несколько продуктов и советы ученых Вот что спасет женщин от перелома шейки бедра: несколько продуктов и советы ученых

Белок и чашка кофе: что может снизить риск перелома бедра у женщин

ТехИнсайдер
Открыть в приложении