Магниттік кодтаушы диск

Роботтардағы 'Бірлескен қабылдау': магниттік кодтаушы дискілердің роботтарға епті қозғалыстарды қалай беретінін ашу.

Ғылыми фантастикалық фильмдерде роботтар би билеу, ота жасау немесе тіпті паркур сияқты күрделі әрекеттерді орындай алады. Бұл мүмкіндіктің артында маңызды компонент жатыр: буын . Заманауи роботтар үшін - өнеркәсіптік манипуляторлар немесе гуманоид роботтар - әр буын тек қана күшті 'бұлшықеттер' (қозғалтқыштар) ғана емес, сонымен қатар бұрыштар мен позицияларды қабылдау үшін өткір 'нервтерді' қажет етеді. Осы 'жүйкелердің' өзегі - бүгінгі талқылауымыздың басты кейіпкері: магниттік кодтаушы диск..

Кодер дегеніміз не? Роботтың 'Приоцепция'

Көзіңізді жұмып мұрныңызға дәл тигізе алатыныңызды елестетіп көріңіз. Бұл мүмкін, себебі бұлшықеттеріңіз бен буындарыңыз позиция туралы ақпаратты миыңызға қайтарады. Робототехника саласында кодер ұқсас рөл атқарады. Бұл механикалық қозғалысты (мысалы, айналу бұрышы мен жылдамдығын) электрлік сигналдарға түрлендіретін, роботтың басқару жүйесіне маңызды орын, жылдамдық және бағыт деректерін беретін, осылайша жүйенің жалпы өнімділігін оңтайландыратын сенсор.

Қазіргі уақытта кодтаушы технологиялардың үш негізгі түрі бар: оптикалық, магниттік және сыйымдылық. Ұзақ уақыт бойы оптикалық кодерлер жоғары дәлдікке байланысты нарықта танымал таңдау болды. Олар кодталған дискідегі мөлдір және мөлдір емес сызықтарды оқу арқылы позицияны анықтайтын дәл CD ойнатқышы сияқты жұмыс істейді.

Дегенмен, оптикалық кодерлер роботтық қолданбаларда бірнеше тән қиындықтарға тап болады:

1. Ластануға бейімділік : Шаң мен май оптикалық жолды бөгеп, сигналдың жоғалуына әкелуі мүмкін.

2. Дірілге бейімділік : Оптикалық кодтауыштарда қолданылатын шыны дискілер жоғары жылдамдықтағы робот қозғалысы немесе соққы кезінде сынуға бейім.

3. Өлшемі және қуат тұтынуы : Ажыратымдылығы жоғары оптикалық кодтаушылар әдетте үлкенірек пішін факторларына және жоғары қуат тұтынуына ие.

Осы фонға қарсы магниттік кодерлер өздерінің бірегей артықшылықтарын пайдалана отырып, роботты қосылыстар саласында жарқырай бастады.

Магниттік кодтаушы дискілер: магнит өрістері бар 'Карталау' қозғалыс

Магниттік кодтаудың құрылымы оптикалық кодтағышқа ұқсас, бірақ ол магнит өрістерін пайдаланады. жарық сәулелерінің орнына Оның негізгі компоненті магниттік кодтаушы диск болып табылады . Бұл шағын дискіде ауыспалы магниттік полюстердің жиыны бар (сансыз кішкентай солтүстік және оңтүстік полюстерге ұқсас).

Диск қозғалтқыш білігімен бірге айналғанда, бұл айнымалы магнит өрістері жақын маңдағы магнитке төзімді датчиктер немесе Холл сенсорлары арқылы анықталады . Датчиктер магнит өрісінің ауытқуларын электрлік сигналдарға түрлендіреді, содан кейін олар біліктің нақты орнын есептеу үшін схема арқылы өңделеді.

Егер оптикалық кодтағышты 'торды оқуға' ұқсатсақ, онда магниттік кодтаушы 'магниттік өріс картасын интерпретациялауға' ұқсайды.

Неліктен роботтық қосылыстар магниттік кодтаушыларды жақсы көреді?

Соңғы жылдары интеллект пен гуманоид роботтардың өсуімен магниттік кодерлер бірнеше себептерге байланысты бірлескен модульді жобалауда қолайлы таңдау болды:

1. Табиғи беріктік, қатал ортадан қорғалмаған
   Роботтық қосылыстар жиі майлау майымен толтырылады және шаңды ортада жұмыс істей алады. Мұндай жағдайларда оптикалық кодтаушылар өздерінің 'көруін' бұлыңғырлауы мүмкін. Керісінше, магнит өрісінің контактісіз сенсорлары бола отырып, магниттік кодерлер шаңға, майға және ылғалға қарсы 'иммунитет' болып табылады, олар жоғары сенімділік пен діріл мен соққыға тамаша төзімділік ұсынады.

2. Шағын өлшем және тегіс құрылым

   Заманауи роботтық қосылыстар қозғалтқыштардың, редукторлардың және жетектердің жоғары интеграциясын талап ететін 'біріктірілген қуат модульдері' үшін ұмтылады. Магниттік кодерлер көлемді жарық көздері мен оптикалық линза жүйелеріне қажеттілікті жояды; чиптер мен дискілерді өте жұқа етіп жасауға болады, бұл 'кішірейтілген, жеңіл және жалпақ' біріктірілген конструкцияларды жеңілдетеді.

3. Күшті дәл басқаруға арналған жоғары ажыратымдылықтағы жетістіктер

   Бір кездері магниттік кодерлер дәлдікте оптикалық кодтардан артта қалады деп жиі айтылды. Дегенмен, бұл өзгеруде. 2024 Қытай жоғары технологиялық жәрмеңкесінде (CHTF) отандық өндірушілер 19-биттік немесе тіпті 20-биттік рұқсатқа қол жеткізетін жоғары дәлдіктегі магниттік кодтаушы дискілерді көрсетті . Мысалы, өте кішкентай дискіде 'ішкі сақинадағы 126 полюстер және сыртқы сақинадағы 128 полюс' сияқты күрделі магниттік полюстер жұптарын орналастыру арқылы сенсорлар өте минуттық қозғалыстарды анықтай алады. Бұл роботтарға дәл бөлшектерді жинау сияқты нәзік операцияларды орындауға мүмкіндік береді.

4. Шығындардың артықшылығы және локализацияның артықшылықтары

   Ұзақ уақыт бойы жоғары ажыратымдылықтағы (мысалы, 19-бит, 20-бит) магниттік кодтаушылар нарығында шетелдік компаниялар үстемдік етті, бұл оларды ұзақ уақыт бойы қымбатқа түсірді, бұл технологиялық тығырықтың классикалық мысалы. Бүгінде Yuzhi Power Technology сияқты отандық компаниялар серпілістерге қол жеткізді. Олардың технологиясы әлемдік деңгейдегі деңгейге жетті, ал шығындар импорттық өнімдердің жартысы немесе үштен екісіне дейін төмендеді, бұл отандық роботтарды өндіру құнын айтарлықтай төмендетті.

Технологиялық шекаралар: 'Бір бұрылыстан' 'Көп бұрылысқа' 'Сенсордан' 'Интеллектуалдыға'

Роботты қолдану сценарийлері кеңейген сайын магниттік кодтаушы технологиясы дами береді:

• Абсолютті орын жады : жоғары деңгейлі магниттік кодтаушылар енді 'көп айналым' функциясын қолдайды. Робот қосылымы қуат жоғалғаннан кейін сыртқы күшпен қозғалса да, батареядан қуат алатын кодтаушы бұрылыстар санын жазып, қайта іске қосу кезінде абсолютті позицияны бірден біле алады, осылайша үйге қайта оралу қажеттілігін болдырмайды.

• Кедергіге қарсы алгоритмдер : Жұмыс істеп тұрған қозғалтқыштар тудыратын күшті электромагниттік кедергілерге қарсы тұру үшін заманауи магниттік кодтаушы чиптер (мысалы, AMR технологиясын пайдаланатындар) тіпті шулы орталарда да сигналдың тұрақты шығуын қамтамасыз ететін динамикалық бұрыш қателерін өтеу алгоритмдерін біріктіреді.

• Дискілерді өндірудегі инновациялар : Дәл магниттеу дәстүрлі түрде магниттік дискілер үшін үлкен қиындық болды. Енді, 'бір реттік магниттеу' сияқты бірегей әдістер арқылы отандық өндірілген магниттік дискілердің дәлдігі айтарлықтай жақсарып, жоғары дәлдіктегі робот қосылыстары үшін берік негіз қалады.

Егер қозғалтқыш роботтың жүрегі болса, онда жоғары дәлдіктегі дискіден тұратын магниттік кодтауыш роботтың 'проприоцептивтік жүйкесі' болып табылады. Ол роботқа өз қалпын қабылдауға мүмкіндік беріп қана қоймай, оған күрделі ортада тұрақты және дәл жұмыс істеу мүмкіндігін береді.