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Actuator

  • Categoria: Actuation & drivetrain › Motors
  • Tag: actuation, hardware

Componente che converte energia in movimento per lo spostamento e la manipolazione di un robot.

Definizione

Gli attuatori convertono l'energia in movimento fisico per muovere i giunti e i meccanismi del robot. Tra i tipi ci sono motori elettrici, cilindri idraulici, cilindri pneumatici e dispositivi piezoelettrici. La scelta dipende da forza, velocità, precisione e ambiente.

Perché è importante

Un attuatore è qualsiasi cosa converta un segnale di controllo in movimento fisico: il componente che fa di un robot un robot e non un insieme di sensori. La scelta dell'attuatore è la decisione hardware più determinante di un progetto, perché stabilisce coppia, velocità, precisione, cedevolezza, rumore, costo e il comportamento della macchina quando qualcosa va storto. Due robot con geometria e software identici daranno una sensazione del tutto diversa se uno usa servo con riduttore e l'altro attuatori quasi-direct drive (QDD).

Applicazioni principali

  • Giunti robotici di bracci, gambe e polsi
  • Pinze ed end effector, comprese le varianti a vuoto e pneumatiche
  • Trazione delle basi mobili, dai motori CC con riduttore ai motori nel mozzo in direct drive
  • Movimento lineare tramite viti trapezoidali, cinghie e attuatori lineari
  • Attuazione cedevole ed elastica in serie per un'interazione fisica sicura
  • Microattuazione negli strumenti chirurgici e di laboratorio

In pratica

I bracci a basso costo usano attuatori servo con riduttore perché sono autonomi ed economici. I robot con zampe usano sempre più spesso il quasi-direct drive (QDD), accettando rapporti di riduzione più bassi e correnti più elevate in cambio della reversibilità: la capacità di essere spinti e di percepire il contatto attraverso la corrente del motore anziché con un sensore di forza dedicato. I bracci industriali usano riduttori armonici ad alto rapporto per ottenere rigidezza e precisione, al prezzo di non essere di fatto reversibili. Ogni scelta determina se è sicuro stare vicino al robot e se il robot è in grado di accorgersi di aver urtato qualcosa.

Idee sbagliate comuni

  • Attuatore significa motore elettrico: sono in uso attuatori pneumatici, idraulici, a memoria di forma e piezoelettrici
  • Più coppia è meglio: la coppia viene dalla riduzione, che costa velocità, aggiunge gioco e riduce la reversibilità
  • Le specifiche dell'attuatore descrivono il comportamento del giunto: la trasmissione tra attuatore e giunto cambia tutto ciò che viene dopo
  • La coppia di stallo è coppia utilizzabile: mantenere la posizione in stallo surriscalda rapidamente la maggior parte degli attuatori, e i valori nominali continui sono molto più bassi

Chi dovrebbe saperlo

  • Chiunque progetti o specifichi un giunto robotico
  • Acquirenti che confrontano bracci e piattaforme con zampe tra diversi tipi di attuazione
  • Ingegneri che devono stabilire se un robot può essere mosso in sicurezza da una persona grazie alla sua reversibilità
  • Studenti che imparano perché la scelta dell'attuatore vincola la strategia di controllo
  • Chiunque debba diagnosticare surriscaldamento, gioco o una rigidezza inattesa

Tecnologie correlate

  • Servomotore
  • Motore brushless
  • Riduttore armonico
  • Attuatore elastico in serie (SEA)
  • Muscolo artificiale pneumatico
  • Trasduttore piezoelettrico
  • Attuatore lineare
  • Cilindro idraulico

Termini correlati

  • Servo Motor
  • BLDC Motor

Progetti correlati

  • pib: pib is an open-source 3D-printable humanoid robot designed for STEM education

Prodotti correlati

  • AK10-9 V3.0 KV60: CubeMars
  • AK45-36 KV80: CubeMars
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  • HTPU-70BM-35-NE: High Torque Robotics
  • KAH Integrated Actuator Module: Leaderdrive

Video

  • What is an Actuator?: RealPars

Wikipedia

  • Attuatore

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