機器人各模塊設計中的發展趨勢
電子發燒友網報道（文/李寧遠）在工業機器人設計上，常分為控制器系統、機械手（驅動系統）、示教器、視覺與傳感器、末端執行器這幾個部分。機器人是一個非常復雜的系統，在機電一體化和功能性以及電氣方面存在許多設計挑戰，在設計機器人系統的構建塊時，需要了解這些方面的需求并選擇合適的設計思路。
不同控制器設計比較
大家都知道，控制器是機器人的核心，里面包括運動控制器、內部和外部通信系統以及任何潛在的功率級。這里多提一下潛在的功率級，這個概念指的是，如果機器人要移動重物需要在電機上施加足夠的力才能實現。這個力由電能產生，并從功率級提供給電機，這個功率影響機器人屬于高壓系統還是低壓系統。
控制器設計上有兩種思路，集中式和分散式。集中式的控制器設計將機器人的大多數電子模塊（驅動電源模塊、伺服驅動模塊、通信模塊、IO模塊）都集成在控制器中，大多機器人廠商會選擇這種設計，整體打包給下游廠商。
（協作機器人，TI）
分散式的控制器設計則是將集中式控制器里的一些模塊移出到機器人的末端操作系統中，一般都是將伺服驅動模塊移出來，這樣末端的執行器可以支持更多的外形尺寸，在電纜的選擇上靈活度也會高一些。分散式控制器設計的麻煩之處在于伺服驅動相關電子器件的運行環境與在集中式系統中完全不同，通常需要對部分系統進行重新開發。
安全緊湊的伺服驅動器設計
工業4.0引入了伺服驅動器的新準則和系統要求，因此，機器人設計人員選擇適合當前和未來伺服驅動器需求的解決方案非常重要。現在的機器人伺服驅動器功率級模塊設計，講究的是緊湊、高效而且受到全面保護，缺一不可。
現在機器人的功能安全標準之一IEC 61800-5-2定義了一種稱為安全扭矩關閉（STO）的安全功能，為的是系統可以安全停止電機并防止意外啟動。像工業機器人、工業移動機器人這種設備，一般為典型的供電電壓為48V至60V的直流饋電功率級，這對系統硬件尺寸有很強的約束條件。MCU或其他處理器生成PWM，三相功率級門驅動器控制功率開關，當從外部設備接收到STO命令時，激活脈沖抑制通道以斷開電源驅動與門驅動器的連接實現安全功能。
另一方面，既然涉及功率開關，那么使用SiC、GaN來提高電機控制性能也是完全可行的，能進一步提高機器人的功率密度和效率。這個老生常談的話題在機器人設計中就不再贅述。
低延時即時通信
軸數越多的機器人對網絡傳輸的要求越高，需要使用實時通信接口（如快速串行接口或以太網）實現精確、安全的運動，并在所有機器人系統之間實現即時通信。主處理器能夠支持多協議是十分必要的，如EtherCAT、PROFINET和EtherNet/IP等等，既能節省成本、縮減布板空間和減少開發工作量，還能更大限度地減少外部組件與主機之間通信的相關延遲。
另一方面，PHY的帶寬和延遲也會極大影響機器人整個運動中的協同性。盡可能在物理層設備上縮短延遲將大幅縮短控制器收集和更新所連器件的數據所需的時間，大大改善網絡更新時間。只要PHY的帶寬足夠，降低其延遲是提升多軸系統同步性很穩定的一個辦法。
精準傳感設計
在內部傳感上，目前幾乎所有用于機器人的傳感器件都是溫度敏感元件并且設置了熱補償，該趨勢大大提升了內部傳感應用的穩定性，消除了電機在重負載下的發熱與功耗的隱患。外部傳感上，隨著機器人技術的進步，融合傳感器技術也在進步，將不同的傳感技術結合起來，可在將機器人系統部署到變化的環境中時取得最佳效果。
小結
隨著制造業在各個層面的高度一體化程度不斷提高，機器人將在執行各種各樣的任務中越來越重要，機器人開發人員需要洞悉機器人設計的發展趨勢，使機器人實現準確、安全、具有成本效益的操作。
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規問題，請聯系本站處理。
舉報投訴
-
機器人
+關注
關注
211文章
28418瀏覽量
207102 -
發展
+關注
關注
0文章
29瀏覽量
15813 -
模塊設計
+關注
關注
0文章
16瀏覽量
9705
發布評論請先 登錄
相關推薦
燒結銀在智能機器人的應用
燒結銀作為一種經過特殊工藝處理的導電材料，近年來在智能機器人領域的應用逐漸凸顯出其獨特優勢。本文將深入探討燒結銀在智能機器人中的應用現狀、技術特點、市場前景以及未來發展趨勢，以期為相關領域的科研人員和企業提供有價值的參考。
【「具身智能機器人系統」閱讀體驗】+初品的體驗
的學習資源，以培養更多的專業人才。隨著具身智能機器人技術對社會的影響越來越大，該書還可以向公眾普及相關的知識，以提升社會對新技術的認知和接受度，從而為技術的發展創造良好的社會環境。
隨著具身智能機器人技術
發表于 12-20 19:17
《具身智能機器人系統》第1-6章閱讀心得之具身智能機器人系統背景知識與基礎模塊
、谷歌的RT系列等前沿產品中展露鋒芒。這些突破性成果標志著AI正從虛擬世界邁向物理世界的深度交互。
而研讀《具身智能機器人系統》前六章，我對具身智能(Embodied Artificial
發表于 12-19 22:26
【書籍評測活動NO.51】具身智能機器人系統 | 了解AI的下一個浪潮！
復雜環境互動的能力及確保行為的倫理和安全性。
未來的研究需要將視覺、語音和其他傳感技術與機器人技術結合，探索更加先進的知識表示和記憶模塊，利用強化學習進一步優化決策過程。
具身智能的發展需要更多跨學科
發表于 11-11 10:20
具身智能在機器人技術中的發展
具身智能（Embodied Intelligence）在機器人技術中的發展是人工智能領域的一個重要趨勢。以下是對具身智能在機器人技術中
機器人技術的發展趨勢
機器人技術的發展趨勢呈現出多元化、智能化和廣泛應用的特點。 一、智能化與自主化 人工智能（AI）與機器學習 ： AI和機器學習在機器人領域的
“卷不動了”？OTA來救場！智能機器人“永葆青春”的秘訣
的掃地機器人突然學會了拖地,是不是很酷?OTA就是讓這種“逆天改命”成為可能的魔法! 1、智能機器人的發展趨勢與OTA機遇 智能機器人3.0時代,用戶需求日益多樣化,
2024年機器人行業5大發展趨勢
編者按：近些年，全球新裝機器人數量快速增長，反映了制造業自動化、智能化發展加速推進。中國機床工具工業協會市場部根據IFR（國際機器人聯合會）官網發布的2024年全球機器人產業
其利天下技術·搭載無刷電機的掃地機器人的前景如何？
已經取得了顯著的進步，但在技術層面仍存在一些壁壘需要突破。首先，機器人的導航和定位技術仍有提升空間，特別是在復雜家居環境中的精準導航和避障能力還需加強。其次，掃地機器人的電池續航能力也是制約其
發表于 05-05 15:03
DC電源模塊的發展趨勢和前景展望
BOSHIDA ?DC電源模塊的發展趨勢和前景展望 隨著電子產品的普及和多樣化，對電源模塊的需求也越來越大。其中，DC電源模塊作為一種重要的電源供應方式，在各個領域有著廣泛的應用。在過
DC電源模塊的市場發展趨勢分析
BOSHIDA DC電源模塊的市場發展趨勢分析 DC電源模塊是一種將交流電轉換為直流電的模塊，廣泛應用于各種電子設備中。隨著科技的不斷
DC電源模塊的未來發展趨勢
能源消耗，并提高整體系統的能源利用率。 2. 高穩定性：DC電源模塊在供電過程中需要保持穩定的電壓和電流輸出，未來的發展趨勢將更注重提高其穩定性，以滿足各種應用場景的需求。 3. 多功能性：隨著科技的不斷進步，未來DC電源
在工業自動化發展中，立柱機器人的作用和發展趨勢
碼垛機進行深入探討，介紹其工作原理、技述特點、應用場景及發展趨勢。 二、立柱機器人碼垛機的工作原理 立柱機器人碼垛機通常采用關節式結構，通過伺服電機驅動實現各關節的轉動。其主要由基座、
工商網監
評論