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
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