Репортаж от Wedoany，LinkerBot — китайская компания, основанная в 2023 году, специализирующаяся на разработке ловких рук для роботов. Она не занимается производством человекоподобных роботов целиком, а выделяет руку робота в отдельный продукт. Ловкая рука LinkerBot имеет пятипалую многосуставную конструкцию, способную выполнять такие точные действия, как игра на пианино, продевание нитки в иголку, закручивание винтов, сборка электронных устройств. На китайском рынке минимальная цена такого продукта составляет около 600 долларов, и компания расширяет производственные мощности.
В последние годы человекоподобные роботы часто демонстрировались на гала-концертах в честь Праздника весны, выполняя сальто вперед, назад, участвуя в марафонах, что свидетельствует о прогрессе в управлении движением и интеграции систем. Однако, чтобы роботы действительно могли работать на заводах, складах и в сфере обслуживания, им в конечном итоге необходимо выполнять конкретные задачи: брать детали, соединять разъемы, закручивать винты, сортировать предметы, нажимать кнопки, упорядочивать инструменты. Ноги отвечают за перемещение робота к рабочей точке, а фактические операции выполняют руки.
LinkerBot привлекла внимание не только своей ценой, но и тем, что она демонстрирует переход ловких рук от стадии мелкосерийных прототипов к стадии недорогих, крупносерийных компонентов. Для интеграции ловких рук в большее количество роботов датчики, чипы управления двигателями, схемы соединений, чипы управления питанием и функции контроля температуры будут определять стабильность их работы.
Чтобы рука робота могла захватывать предметы, она не может полагаться только на зрение. Ей необходимо ощущать, касается ли палец объекта, подходит ли сила захвата, скользит ли объект, а также отслеживать изменения нагрузки на двигатель. Сигналы давления, осязания, вибрации, положения, ориентации, тока и температуры поступают в систему управления, помогая принять решение: увеличить усилие, уменьшить его или остановиться.
Компания Analog Devices, Inc. в своих материалах, посвященных ловким рукам роботов, упоминает такие компоненты, как датчики давления, датчики вибрации, миниатюрные микрофоны, модули 3D-измерения времени пролета (iToF) и инерциальные измерительные модули (IMU). Эти компоненты отвечают за регистрацию касания, скольжения, звука, расстояния и изменения ориентации соответственно, позволяя ловкой руке не только полагаться на зрение для оценки состояния объекта, но и передавать в систему управления больше тактильной информации.
Компания Melexis совместно с OYMotion продвигает 3D-тактильный датчик Tactaxis, отвечающий за обратную связь по силе и деформации при касании пальцем объекта. Согласно данным Melexis, Tactaxis предназначен для промышленных и человекоподобных роботов, имеет компактную 3D-тактильную конструкцию и нацелен на создание кончиков пальцев, подходящих для интеграции в руку робота и массового производства.
С увеличением количества датчиков и исполнительных узлов проблема соединений становится серьезной для массового производства. Внутри ловкой руки находятся множество датчиков, миниатюрных двигателей и исполнительных узлов. Упрощение жгутов проводов, способ соединения узлов, возможность передачи питания и данных к кончикам пальцев — все это влияет на эффективность сборки и долгосрочную надежность.
Двухпроводная схема соединения E2B от Analog Devices (ADI) разработана для решения подобных проблем с проводкой. AD3306 поддерживает 10BASE-T1S и может передавать данные и питание по одной паре проводов; AD3301 предназначен для интерфейсов датчиков и исполнительных механизмов и может подключаться к таким распространенным интерфейсам, как SPI, I2C, UART, PWM, GPIO. Ценность таких компонентов заключается в уменьшении проводки на конечных узлах, отпадает необходимость в дополнительных интерфейсных платах, что упрощает процесс передачи данных и питания к датчикам и исполнительным механизмам внутри пальцев и ладони.
Помимо проводки, ключевым является и управление двигателями. Внутри ловкой руки много миниатюрных двигателей, пространство ограничено. Стабильность и повторяемость таких действий, как захват, вращение, нажатие, зависят от производительности драйвера, измерения тока и обратной связи по положению.
Микросхема TMC6460 от Analog Devices (ADI) предназначена для управления миниатюрными серводвигателями, объединяя в одном чипе контроллер FOC, силовой каскад, измерение тока и механизм обратной связи. Из-за ограниченного пространства внутри ловкой руки и большого количества двигателей, чем компактнее драйвер, тем стабильнее измерение тока и управление, и тем легче обеспечить согласованность движений всей руки.
С увеличением количества двигателей и узлов управления возрастают требования к питанию, поэтому питание 48 В постепенно внедряется во все больше конструкций роботов. Материалы компании Allegro по 48-вольтовым исполнительным механизмам роботов сосредоточены на питании 48 В, управлении двигателями, измерении тока и обратной связи по положению, при этом датчики тока, датчики положения и драйверы двигателей рассматриваются в рамках системы исполнительного механизма робота.
Внутри ловкой руки напряжение 48 В необходимо для непрерывного питания двигателей, датчиков и контроллеров. Ограниченное пространство затрудняет отвод тепла, поэтому эффективность источника питания и контроль шума напрямую влияют на стабильность всей руки. Такие понижающие контроллеры на GaN, как LTC7891 от Analog Devices (ADI), решают проблемы эффективного понижения напряжения и контроля электромагнитных помех (EMI) в ограниченном пространстве; их значение заключается в снижении потерь, нагрева и размеров периферийных компонентов в стесненных условиях.
Помимо питания, необходим также контроль температуры. Внутри ловкой руки интегрированы двигатели, источники питания, драйверы и датчики, пространство мало, а нагрев сконцентрирован. Изменения температуры влияют как на стабильность движений, так и на точность датчиков. Компоненты для обнаружения и восприятия температуры от Melexis могут служить дополнением к такой обратной связи.
По мере того как ловкие руки переходят к массовому производству, становится все более очевидным перечень необходимых компонентов: датчики давления, тактильные датчики, датчики положения, датчики тока, датчики температуры, микроконтроллеры (MCU), драйверы двигателей, чипы управления питанием, соединители и защитные компоненты — все они станут важными частями руки робота.
В будущем, наблюдая за робототехнической отраслью, необходимо обращать внимание не только на выпуск готовых роботов, но и на то, могут ли базовые компоненты быть дешевыми, надежными и пригодными для массового производства. Для производителей полупроводников робототехника — это не пустое направление, а реальная возможность для выхода датчиков, чипов управления двигателями, систем управления питанием и схем соединений на новые сферы применения.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
