人形機器人
隨著勞動力成本上漲、人口老齡化問題加劇,全球多國出現比較嚴重的制造業勞動力缺口和人力成本持續升高,對人形機器人在制造業的普及起到推動作用。人形機器人是一種模仿人類外形的機器人,除具備人形和模擬人類動作外還兼具智慧化和可交互性等特點。人形機器人主要包含三大核心技術模塊:環境感知模塊、運動控制模塊和人機交互模塊。其中位置和角度傳感器(如編碼器、光電傳感器等)用于測量機器人關節和執行器的相對或絕對位置和角度。這些傳感器為運動控制提供關鍵信息,確保機器人執行準確的運動軌跡。
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人形機器人關節模塊編碼器
人形機器人的關節模塊,通過輸入傳感器傳輸數據到驅動器,進而控制電機,并由諧波減速器放大輸出力矩,輸出傳感器再作位置反饋、優化算法,構成了其精密而高效的運動控制系統。這些執行模組通過精確的位置和角度控制,使機器人能夠實現多樣化的動作和姿態。模組的協同工作,為機器人帶來了出色的機動性和操作靈活性,使其能夠應對各種復雜的環境和任務要求。
編碼器用于測量關節角度和位置,確保機器人的運動精度和穩定性。人形機器人需要實現高度精準的運動控制,以模擬人類的動作。通過實時監測編碼器反饋信息,機器人可以準確地控制肢體的運動,實現平穩的步態和靈活的動作。旋轉執行模組采用雙編碼器主要包含電機側的編碼器和減速器輸出端的編碼器,兩個編碼器可以增加系統的動態響應,提高系統帶寬,縮短響應時間并互為冗余。
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編碼器在機器人關節模組中的作用
人形機器人的旋轉關節包括電機、諧波減速器、雙編碼器、力矩傳感器、角接觸交叉滾子軸承。電機用以產生驅動轉矩,安裝在機器人的關節上控制運動,是機器人的核心硬件之一。關節的輸出側和電機側各有一個編碼器。輸出側編碼器用于測量輸出位置的變化,電機側編碼器用于計算得到輸出軸的理論位置,與輸出側編碼器的數據進行對比,得到外部受力大小,從而交付驅動器進行后續控制,是影響機器人硬件成本和運動性能的關鍵部分。傳周科技的電感編碼器芯片、反射式光學編碼器芯片,可依據客戶的設計任意變徑,增加客戶產品設計的靈活性,可以為不同應用場景的客戶提供高可靠性、高精度、小體積的價值。
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靈巧手編碼器
人形機器人的靈巧手是一種基于人手運動學設計的特殊末端執行器,主要由驅動器+編碼器+傳感器+空心杯電機+行星減速箱+蝸桿蝸輪組成,具備自適應和懸停保持能力,可承重一定重量、使用工具、精確抓取零件。靈巧手能夠實現高度敏感和靈活的運動,為實現復雜的抓取和操作任務提供了堅實的基礎。
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空心杯電機編碼器
空心杯電機是人形機器人靈巧手的關鍵部件,具有良好的節能效果、動力性能以及控制性能。空心杯電機是一種采用無鐵芯轉子的直流永磁伺服控制電機,由于采用無鐵芯轉子結構空心杯電機消除了因鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,同時其重量和轉動慣量大幅降低,減少了轉子自身的機械能損耗,大幅提高了電機的運轉性能。在機器人靈巧手領域,會要求靈巧手的手指關節輕量化、高精度,空心杯電機主要用于機械關節控制,力度控制更精準靈敏。傳周科技的反射式光學編碼器,尺寸僅為3*3*0.9mm,并可選數字量或模擬量輸出,尺寸小、精度高,完美契合靈巧手應用。