Archief - Industriele robots: Ac servomotoren en kinematische keten

Beste 9lives leden

Ik zit momenteel in het 6de middelbaar en moet mijn eindwerk maken over industriele robots.
Nu moet ik het eerste deel al vrij snel ingeven en ik word al redelijk wanhopig. De punten waar ik op vast loop zijn:

-ac servomotoren
Ik heb hier al uren rond gezocht ik begrijp nog steeds niets van de werking, wat de ac servomotor precies is,...

-De kinematische keten van een robot? Wat word hier precies mee bedoeld?

Alvast bedankt!

AC servomotoren;
Ik zit momenteel voor mijn werk twee weken in Eindhoven, anders zou het u opzoeken in boek dat thuis ligt, maar dat zal momenteel helaas niet gaan. Dus zult ge het moeten doen met wat ik uit mijn geheugen kan halen

Servomotor zijn motoren die in de robotica gebruikt worden om een precieze draaihoek te krijgen. Als een gewricht (draaipunt/joint) van de robot bijvoorbeeld 30 graden moet gedraaid worden zal dit waarschijnlijk door een servo worden gedaan.
Ook de snelheid en versnelling waarmee deze motor draait kan ook relatief precies worden ingesteld.

Om deze preciese draaihoek te bekomen, maken de servo gebruik van iets dat terugkoppeling (feedback) heet. Dit wil zeggen dat er gekeken wordt of de ingevoerde positie overeen komt met de werkelijk positie van de sero. Indien deze niet gelijk zijn, zal de sturing een correctie signaal geven, waardoor de servo naar de juist positie draait.

Voorbeeld:
* Beginpositie servomotor: +10'
* Gewenste positie:+35'
* Servo draait van +10' naar +36'
* Feedback systeem: gewenste positie: 35'
werkelijke positie: 36'
>> verschil: -1'
* servo draait 1' graad terug zodat die op 35' graden staat.
* Feedback doet niets meer omdat er geen verschil is tussen gewenste positie en werkelijk positie

De positie van de servo wordt meestal bepaald door een soort encoder. Dat is een toestel dat de draaiing van de servo omzet naar een elektrisch signaal. Ik weet niet meer of dit signaal bij robots digitaal of analoog was, dat zult ge zelf moeten opzoeken. Ik weet dat normaal bij servos met een potentiometer wordt gedaan (regelbare weerstand), maar ik vermoed dat die niet gevoellig genoeg zijn voor robots en dat er in de robotica van een gevoeliger systeem gebruik wordt gemaakt. Mogelijk een poezie-elektrisch systeem, al ben ik daar ook niet echt zeker van.

De AC wil gewoon zeggen dat het om een wisselspanning motor gaat, voor een servo kunnen verschillende soorten motoren gebruikt worden. Het preciese type AC servo motor van een robot zou ik niet met zekerheid kunnen zeggen.

Let op dat bovenstaande enkel geldig is voor de Servo's in de draaipunten (joints) van de robot, er bestaan ook servo's die een ander doel hebben.

Kinematische keten
Om dit tegoei uit te leggen heb ik mijn boek nodig. Want om dit goed uit te leggen, haal ik liever de wiskunde erbij. Maar het komt er op neer dat er een wiskundig model is waarmee de mogelijke beweging van de robotarm en zijn verschillende gewrichten wordt gedefineerd.

Als ge de informatie nog nodig hebt na 5 november, moogt ge mij gerust een mail sturen. Dan zoek ik het even op voor u.

Heel erg bedankt alvast!

Ik moet dus eigenlijk de juiste ac motor vinden en dan het servosysteem ook uitleggen?
Met een ac servomotor wordt dus eigenlijk gewoon een ac motor verbonden aan een encoder etc genoemd een servosysteem?

ik heb momenteel dit gevonden dus ik ben er bijna denk ik
A servo motor can be a DC, AC, or brushless DC motor, combined with a position sensor;
dus in principe moet ik gewoon de ac motor bespreken en dan de sensoren ervan dus encoder

Moet ik dan algemeen de ac motor uitleggen of speciale soorten?

Servo motor - encoder - servo drive.
Servo motoren hebben een specifieke bouw en vorm. Het zijn geen asychrone motoren omdat je dan slip hebt. De reden snap je toch hoop ik?
Maar het zijn synchrone. En in robots altijd borstelloze dc motoren.
Encoder is vrijwel altijd een absolute en soms een tacho.
Servo drive is afhankelijk van de machine. Werking kan je vergelijken met een dc of ac drive.

De reden snap ik niet dit is zeg maar een deel zelfstudie maar ik heb wel een basis aan elektriciteit. Maar voor de robot moest ik de gelijkstroommotor uitleggen, de stappenmotor en de ac servomotor.
Maar enkel bij de ac servomotor vind ik niets van concrete opstelling en werking.

bedankt alvast voor het antwoorden!

Servo motor

Servo motor:
Permanente magneten op rotor
Windingen aan de buitenkant (stator), meestal 3-fasig
De positie-feedback van de encoder achteraan op de as zorgt ervoor dat het magnetisch draaiveld gericht kan worden door de drive zodat het draaiveld de permanente magneten sliploos meeneemt. Borstels zoals bij een DC motor om de commutatie te doen zijn dus niet nodig (vandaar de naam brushless servo motor) En er is dus ook geen slip zoals bij een asynchrone AC motor, de permanente magneten draaien altijd hetzelfde toerental dan het magnetisch draaiveld.

De encoderpositie wordt ook gebruikt om een gesloten regelkring te maken voor positie en snelheid in de drive. Daarom mogen we van een servo spreken. De positiefout tussen waar men wil zijn en waar de motor echt is, kan zo tot een minimum beperkt worden. Een losse servomotor kan indien goed getuned bvb op 100ms van 0 naar 5000 RPM accelereren en tijdens de acceleratie maximum 1 graad afwijken van zijn commandopositie.

Verdere voordelen zijn:
onderhoudsvrij wegens compleet gesealed, dus ook handig voor voedingsindustrie
kleine diameter van de rotor, dus weinig inertie, dus snel accelereren kan: handig voor verpakkingsmachines enzo
Zuinig wegens permanente magneten, dus geen flux-stroom nodig zoals bij AC-motor om magnetisme op te wekken. Binnen enkele jaren zullen applicaties die nu typisch zijn voor AC motoren zoals ventilatoren en pompen, ook met servo's uitgevoerd worden om energie te besparen.

Wordt meestal gekozen samen met de correcte gearbox om de beste combinatie te hebben van de volgende factoren:
max toerental
max koppel
inertieverhouding tussen last en motor-as zelf, want dit heeft invloed op de tune-baarheid van de servokringen

danku dit is nu al een stuk duidelijker!

Nog een vraagje heeft u toevallig de bron nog? en waarom word een asynchrone motor niet gebruikt?

edit: ik zie dat u toch de bron heeft vermeld maar ik zal toch uitgebreider moeten gaan

MrKend54l zei:

Servo motor - encoder - servo drive.
Servo motoren hebben een specifieke bouw en vorm. Het zijn geen asychrone motoren omdat je dan slip hebt. De reden snap je toch hoop ik?
Maar het zijn synchrone. En in robots altijd borstelloze dc motoren.
Encoder is vrijwel altijd een absolute en soms een tacho.
Servo drive is afhankelijk van de machine. Werking kan je vergelijken met een dc of ac drive.

Klik om te vergroten...

Klopt niet.
Een servo motor kan evengoed asynchroon werken.

Een servo motor is gewoon een erg dynamische, nauwkeurig en snelle motor (lage inertie). Niet meer dan dat, het is een definitie. Het is de ideale motor voor bijvoorbeeld een robotarm.

$metje zei:

Nog een vraagje heeft u toevallig de bron nog?

Klik om te vergroten...

De link was er eigenlijk enkel voor de foto. De uitleg heb ik zelf geschreven, ik werk namelijk vaak met servo's.
Nu weet je alvast wat de meesten onder een "servomotor" verstaan, namelijk een brushless AC motor met een ingebouwde encoder, en zal je geen echte stommiteiten gaan vertellen. De rest google je maar, en je zal denk ik meer uitleg vinden in het engels dan in het nl.

Nog enkele kernwoorden: servo motor, power cable, encoder cable, inverter bridge (PWM oftwel Pulse Width Modulation), DC-bus, converter bridge, AC input

Zoals Deathproof zei, je kan ook een encoder achteraan op de as van een gewone asynchrone AC motor zetten aan de buitenkant, en met gesloten regelkringen werken voor positie en snelheid. Dan spreekt men ook van een closed-loop servosysteem, maar met enkele nadelen: minder precies tijdens positie houden bij stilstand wegens slip, iets meer opwarmen bij lage snelheid wegens fluxstroom, enz. Dan zal men wel spreken van een servosysteem, maar niet echt van een servomotor.

ok echt allemaal bedankt al nu kan ik toch weeral verder en heb ik er toch al een idee van als ik nog meer info nodig heb vraag ik het wel aan de leerkracht.

Gonzo the Great zei:

...

Klik om te vergroten...

Maar in robots worden toch uitsluitend dc motoren gebruikt.
Bij robotica willen we net dat de positie correct is en willen we geen slip of positiefout.

MrKend54l zei:

Maar in robots worden toch uitsluitend dc motoren gebruikt.
Bij robotica willen we net dat de positie correct is en willen we geen slip of positiefout.

Klik om te vergroten...

Bij een AC servomotor is er geen slip en is de positiefout uiterst klein indien correct gesized en getuned.
Kleine robotjes of printers gebruiken wel nog stappenmotoren voor de goedkoop. Maar in de industrie meestal echte AC servo's. kHeb voor alle zekerheid eens gekeken bij de merken die specifiek in robots zijn gespecialiseerd zoals ABB en Fanuc, en ik zag daar niet echt iets van DC servo's ofzo, allemaal AC of stappenmotor.

Stappenmotor en Servomotor - EduLab wiki - industriële automatisering