Il metodo di guida di un robot è il fulcro della sua esecuzione del movimento e la selezione dovrebbe essere basata su requisiti quali capacità di carico, precisione, velocità di risposta, costo e adattabilità ambientale. Di seguito sono riportati i metodi di guida più comunemente utilizzati per robot industriali, di servizio e speciali, classificati e spiegati in dettaglio secondo principi e scenari applicativi:
1, azionamento elettrico (più tradizionale, adatto alla maggior parte degli scenari)
La conversione dell'energia elettrica in energia meccanica tramite i motori presenta vantaggi quali elevata precisione, risposta rapida, controllo pulito e privo di inquinamento-e comodità. Attualmente è il metodo di guida preferito per i robot, in particolare bracci robotici industriali e robot di servizio.
In base al tipo di motore si può dividere in:
1. Servoazionamento CC
Principio: utilizzo di un servomotore CC (con feedback dell'encoder), combinato con un driver per ottenere il controllo-a circuito chiuso di velocità e posizione.
Caratteristiche: struttura semplice, basso costo, coppia di avviamento elevata, stabilità a bassa-velocità, adatto a scenari di carico piccolo e medio.
Applicazioni: bracci robotici da tavolo, piccoli AGV, robot di servizio (come le ruote ambulanti dei robot spazzanti), robot educativi.
2. Servoazionamento CA
Principio: motore sincrono a magnete permanente CA+encoder+servoazionamento, che consente di ottenere un controllo di posizione/coppia ad alta precisione-attraverso il controllo vettoriale.
Caratteristiche: elevata densità di potenza, forte capacità di sovraccarico, bassa generazione di calore, lunga durata, adatto per scenari di carico elevato e alta-precisione.
Applicazioni: bracci robotici industriali (come bracci collaborativi a sei assi, robot di saldatura), AGV-di fascia alta, assi di collegamento di macchine utensili CNC.
3. Motore passo-passo
Principio: il rotore del motore è controllato per ruotare passo dopo passo tramite segnali di impulsi (senza encoder, controllo ad anello aperto-) e l'angolo di rotazione è proporzionale al numero di impulsi.
Caratteristiche: costo estremamente basso, controllo semplice, nessun errore cumulativo (corsa breve), ma è presente un fenomeno di "strisciamento" a basse velocità e capacità di carico debole.
Applicazioni: bracci robotici di fascia bassa, stampanti 3D, meccanismi di posizionamento leggeri (come piccoli giunti robotici, meccanismi di spinta).
4. Azionamento per motori CC senza spazzole (BLDC)
Principio: usura senza spazzole, controllata da un commutatore elettronico, combinato con sensori Hall o encoder per ottenere un controllo a circuito chiuso.
Caratteristiche: Alta efficienza, bassa rumorosità, lunga durata (nessuna perdita di spazzole), tra motori passo-passo e servomotori.
Applicazioni: ruote ambulanti di robot di servizio, eliche di droni, giunti di robot (carico da basso a medio), robot medici (come attrezzature di riabilitazione).
5. Azionamento del motore lineare
Principio: aprire il motore rotante e produrre direttamente il movimento lineare (senza la necessità di meccanismi di trasmissione come viti o ingranaggi).
Caratteristiche: gioco di trasmissione nullo, velocità e accelerazione elevate, precisione di posizionamento estremamente elevata (fino al livello micrometrico), ma costi elevati e significativa generazione di calore.
Applicazioni: robot industriali ad alta-precisione (come robot per la gestione dei semiconduttori), apparecchiature per il taglio laser, giunti lineari per bracci collaborativi di fascia alta-.
2, azionamento idraulico (adatto a carichi pesanti e ambienti difficili)
Convertendo l'energia di pressione dell'olio idraulico in energia meccanica e utilizzando cilindri o motori idraulici per produrre potenza, il nucleo è il gruppo sorgente di olio ad alta pressione+valvola di controllo.
Caratteristiche:
Vantaggi: densità di potenza estremamente elevata (la capacità di carico è molte volte quella dei veicoli elettrici con lo stesso volume), forte resistenza agli urti, resistenza alle alte e basse temperature, resistenza alla polvere e all'acqua.
Svantaggi: inquinamento da olio, bassa precisione di controllo, velocità di risposta lenta e manutenzione complessa (che richiede cambi d'olio regolari).
3, azionamento pneumatico (adatto a carichi leggeri e scenari a basso-costo)
Utilizzando l'aria compressa come fonte di energia, il movimento viene ottenuto tramite cilindri o motori pneumatici, con il nucleo costituito da un compressore d'aria, un'elettrovalvola e un circuito dell'aria.
Caratteristiche:
Vantaggi: costo estremamente basso, struttura semplice, pulito e privo di olio-(aria secca), anti-inquinamento (resistente alla polvere-, anti-corrosione), velocità di risposta rapida (avvio arresto istantaneo).
Svantaggi: capacità di carico debole (applicabile solo a carichi leggeri), bassa precisione di posizionamento (gas comprimibile, soggetto a urti) e necessità di supportare i compressori d'aria.
Nel complesso, l’azionamento elettrico (in particolare il servo AC) è attualmente la scelta principale per i robot, mentre gli azionamenti idraulici, pneumatici e speciali fungono da supplementi, coprendo scenari con carichi, ambienti o requisiti di precisione estremi.