공압식 로봇 관절과 서보 제어식 로봇 관절의 차이점은 무엇인가요?

공급업체로서로봇의 관절, 나는 최근 몇 년간 로봇 관절 기술의 급속한 발전을 직접 목격했습니다. 로봇 관절의 두 가지 주요 유형은 공압식 관절과 서보 제어식 관절입니다. 이 블로그에서는 로봇 응용 분야에 적합한 관절을 선택할 때 정보를 바탕으로 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있는 이 두 가지 유형의 차이점을 살펴보겠습니다.

1. 작업원리

공압 로봇 관절

공압 조인트는 압축 공기의 원리로 작동합니다. 압축 공기는 저장통에 저장된 후 실린더나 다이어프램과 같은 공압 작동 장치로 방출됩니다. 압축 공기가 액추에이터에 들어가면 피스톤이나 다이어프램을 움직이는 힘이 생성되고, 이로 인해 조인트가 움직입니다. 액추에이터의 설계에 따라 움직임은 선형이거나 회전하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 간단한 공압식 로봇 팔에서는 공압 실린더를 사용하여 팔을 확장하거나 수축할 수 있고, 회전식 액추에이터를 사용하여 피벗 지점을 중심으로 팔을 회전시킬 수 있습니다.

서보 - 제어되는 로봇 관절

서보 - 제어되는 조인트는 서보 모터에 의존합니다. 서보 모터는 모터, 피드백 메커니즘(일반적으로 엔코더) 및 제어 회로로 구성됩니다. 제어 회로는 원하는 관절 위치, 속도 또는 토크를 지정하는 명령 신호를 수신합니다. 피드백 메커니즘은 모터의 실제 위치, 속도 또는 토크를 지속적으로 모니터링하고 이 정보를 제어 회로로 다시 보냅니다. 그런 다음 제어 회로는 모터의 출력을 조정하여 원하는 값과 실제 값 사이의 차이를 최소화합니다. 이 폐쇄 루프 제어 시스템을 통해 관절 움직임을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

2. 성능 특성

모션 정밀

서보 제어 조인트는 공압식 조인트에 비해 훨씬 더 높은 모션 정밀도를 제공합니다. 서보 모터의 폐쇄 루프 제어 시스템을 통해 서보 모터는 명령된 위치, 속도 및 토크를 정확하게 따를 수 있습니다. 이는 서보 제어 조인트를 전자 제조 또는 수술 로봇의 픽 앤 플레이스 작업과 같이 높은 정밀도가 필요한 응용 분야에 이상적으로 만듭니다. 반면, 공압식 조인트는 일반적으로 공기 압축성 및 액추에이터의 마찰과 같은 요인으로 인해 정밀도가 떨어집니다. 공압 관절의 움직임에는 어느 정도의 오버슈트나 백래시가 있을 수 있으며, 이는 로봇 작동의 정확성에 영향을 미칠 수 있습니다.

속도와 가속도

서보 제어 관절은 빠른 속도와 빠른 가속을 달성할 수 있습니다. 서보 모터는 제어 신호에 따라 출력을 빠르게 조정할 수 있어 관절이 원하는 위치로 빠르게 움직일 수 있습니다. 대조적으로, 공압식 조인트는 속도와 가속도 측면에서 제한됩니다. 압축 공기의 유량과 액추에이터 구성 요소의 관성은 달성할 수 있는 최대 속도와 가속도를 제한합니다. 공압 조인트는 간단한 자재 취급 작업과 같이 적당한 속도와 가속도가 충분한 응용 분야에 더 적합합니다.

하중 - 운반 능력

공압 조인트는 상대적으로 높은 힘 출력을 제공할 수 있으므로 높은 하중 운반 능력이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 공압식 액추에이터에 의해 생성된 힘은 압축 공기의 압력과 피스톤 또는 다이어프램의 면적에 비례합니다. 그러나 서보 제어 조인트의 부하 전달 능력은 특히 높은 토크 서보 모터를 사용할 때 매우 높을 수 있습니다. 서보 제어식 조인트의 장점은 광범위한 속도에서 일정한 토크를 유지할 수 있다는 것이며, 이는 작동 중에 부하가 변하는 응용 분야에 유용합니다.

3. 비용 고려 사항

초기비용

공압 조인트는 일반적으로 서보 제어 조인트에 비해 초기 비용이 낮습니다. 실린더, 밸브, 공기 압축기와 같은 공압 부품은 상대적으로 저렴합니다. 또한 공압 조인트의 제어 시스템이 더 간단해지는 경우가 많아 비용이 더욱 절감됩니다. 반면에 서보 제어 조인트에는 더 비싼 서보 모터, 인코더 및 제어 회로가 필요합니다. 서보 제어 조인트의 비용은 특히 고정밀 및 높은 토크 응용 분야의 경우 공압 조인트 비용보다 몇 배 더 높을 수 있습니다.

운영 비용

공압 조인트의 운영 비용에는 압축 공기 생성 비용이 포함되는데, 이는 특히 대규모 응용 분야의 경우 상당한 규모가 될 수 있습니다. 압축 공기 시스템은 공기 압축기를 작동하기 위해 에너지가 필요하며, 공압 라인의 누출로 인해 손실이 발생할 수도 있습니다. 서보 제어 관절은 전기 에너지를 소비하지만 에너지 소비를 보다 정확하게 제어할 수 있습니다. 또한, 서보 제어식 조인트는 일반적으로 공압식 조인트에 비해 수명이 길고 유지 관리가 덜 필요하므로 장기적으로 전체 운영 비용을 줄일 수 있습니다.

4. 적용 시나리오

공압 조인트

공압식 조인트는 비용 효율성, 단순성 및 높은 힘 출력이 요구되는 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다. 몇 가지 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 자동차 제조: 공압식 조인트는 리프팅, 클램핑, 프레싱 등의 작업을 위한 조립 라인에서 사용됩니다. 공압식 액추에이터의 높은 출력은 무거운 부품을 처리할 수 있으며 공압 시스템의 단순성으로 인해 생산 라인에 쉽게 통합될 수 있습니다.
• 포장 산업: 공압 조인트는 충진, 밀봉, 라벨링 등의 작업을 위해 포장 기계에 사용됩니다. 이러한 응용 분야의 적당한 속도와 힘 요구 사항으로 인해 공압 조인트가 적합한 선택이 됩니다.

서보 - 제어되는 관절

서보 제어 조인트는 높은 정밀도, 속도 및 유연성이 요구되는 응용 분야에서 선호됩니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다:

• 전자제품 제조 분야의 로봇 팔: 서보 제어 조인트는 소형 전자 부품의 픽 앤 플레이스 작업을 위해 로봇 팔에 사용됩니다. 서보 제어 조인트의 높은 정밀도와 속도는 최종 제품의 품질에 중요한 구성 요소의 정확한 배치를 보장합니다.
• 휴머노이드 로봇: 서보 제어 관절은 인간의 움직임을 모방하기 위해 휴머노이드 로봇에 사용됩니다. 관절의 위치, 속도 및 토크를 정밀하게 제어하는 ​​능력을 통해 휴머노이드 로봇은 걷기, 잡기, 환경과의 상호 작용과 같은 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다.

5. 당사의 제품 제공

공급업체로서로봇의 관절, 우리는 다양한 고객 요구를 충족시키기 위해 광범위한 로봇 관절을 제공합니다. 우리의마이크로 로봇 관절 모듈마이크로 조립 및 의료 로봇과 같이 소형 및 고정밀 조인트가 필요한 응용 분야용으로 설계되었습니다. 이 모듈은 작고 가볍지만 모션 정밀도와 속도 측면에서 탁월한 성능을 제공합니다.

우리는 또한 제공합니다경량 조인트 모듈이동 로봇, 공중 드론 등 경량화가 중요한 용도에 적합합니다. 이 모듈은 강도와 ​​성능을 저하시키지 않으면서 경량 소재로 만들어졌습니다.

6. 결론

요약하면, 공압식 및 서보 제어식 로봇 관절에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 공압식 조인트는 비용 효율적이고 간단하며 높은 힘 출력을 제공할 수 있어 적당한 정밀도와 속도가 충분한 응용 분야에 적합합니다. 반면에 서보 제어 조인트는 높은 정밀도, 속도 및 유연성을 제공하지만 가격이 더 비쌉니다. 이 두 가지 유형의 조인트 중에서 선택할 때는 정밀도, 속도, 하중 수용 능력 및 비용과 같은 응용 분야의 특정 요구 사항을 고려하는 것이 중요합니다.

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참고자료

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• 크레이그, JJ (2005). 로봇공학 입문: 역학 및 제어. 피어슨 프렌티스 홀.
• Parnianpour, M. (2011). 공압식 액츄에이터 및 시스템. 뛰는 것.