在人工智能與制造深度融合的今天,機器人已從傳統(tǒng)的自動化設備演變?yōu)榫邆涓兄?、決策與執(zhí)行能力的“智能體”。而在這背后,一個常被忽視卻至關重要的核心組件正在悄然驅(qū)動每一次靈巧動作的實現(xiàn)——機器人關節(jié)執(zhí)行器。作為連接“大腦”(控制系統(tǒng))與“肢體”(機械結構)的關鍵樞紐,關節(jié)執(zhí)行器不僅是機器人運動的動力來源,更是決定其精度、響應速度與智能化水平的核心所在。
那么,機器人關節(jié)執(zhí)行器究竟扮演著怎樣的角色?
關節(jié)執(zhí)行器是機器人實現(xiàn)各種復雜運動的基礎部件,針對機器人所開發(fā)的各種復雜的智能控制算法,終結果都是轉(zhuǎn)換成發(fā)送給關節(jié)執(zhí)行器的簡單指令。從機器人控制系統(tǒng)的角度來看,該控制系統(tǒng)的輸入量即每個關節(jié)的力矩,理想的機器人關節(jié)能夠準確地輸出系統(tǒng)期望的力矩,這個需求看似簡單,但是實際上大多數(shù)電機都不能夠做到控制(比如異步電機),或者只能控制位置、角度(比如步進電機)。
所以,一款性能優(yōu)異的關節(jié)執(zhí)行器,應當關節(jié)電機的FOC矢量控制技術、電機本體的性能優(yōu)化設計,以及關節(jié)執(zhí)行器自身重量應盡可能輕量化,轉(zhuǎn)動慣量應設計的盡可能小,電機額定及工況下的發(fā)熱和散熱問題,這些都需要使用有限元FEA仿真分析技術,從結構、材料、工藝等各方面因素對關節(jié)執(zhí)行器進行多學科設計優(yōu)化。
紐格爾推出多種型號規(guī)格的關節(jié)執(zhí)行器產(chǎn)品,集成了力矩電機、驅(qū)動器、編碼器和高精度行星減速器,采用FOC矢量驅(qū)動控制算法,主要應用在四足機器人、輪足機器人以及人形機器人等各種新型仿生自主運動機器人領域,具有結構緊湊、功率密度大、力矩響應速度快、過載能力高、低背隙高精度等特點。具體體現(xiàn)在:
1)低轉(zhuǎn)速下保持控制;
2)快速實現(xiàn)電機換向旋轉(zhuǎn);
3)實現(xiàn)力矩、速度、位置三個閉環(huán)控制;
4)響應快、運行穩(wěn)定,振動低、噪聲小;
5)電機槽優(yōu)化,高轉(zhuǎn)矩密度,及齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化;
6)高精度的行星減速器(斜齒),齒背隙低于3弧分;
7)支持雙編碼器,進一步提高反饋控制精度;
8)支持多機串聯(lián),便于供電和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
可以說,機器人關節(jié)執(zhí)行器雖藏于“關節(jié)”之內(nèi),卻承載著智能運動的全部靈魂。選擇高性能、高可靠、國產(chǎn)化的機器人關節(jié)執(zhí)行器,就是選擇通往智能制造未來的主動權。

