Ποια είναι τα κύρια μέρη ενός ρομπότ;

1. Πηγή Ενέργειας

1.1 Μπαταρίες

• Μπαταρίες ιόντων λιθίου: Αυτές χρησιμοποιούνται ευρέως σε φορητά ρομπότ λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και του σχετικά χαμηλού ρυθμού αυτοεκφόρτισης. Για παράδειγμα, πολλά καταναλωτικά ρομπότ όπως οι ρομποτικές ηλεκτρικές σκούπες και τα drones βασίζονται σε μπαταρίες ιόντων λιθίου για την τροφοδοσία.

• Μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου (NiMH): Οι μπαταρίες NiMH προσφέρουν καλή ισορροπία μεταξύ κόστους και απόδοσης. Χρησιμοποιούνται συχνά σε ρομπότ μεσαίου μεγέθους όπου απαιτείται μέτρια ποσότητα ενέργειας για παρατεταμένο χρονικό διάστημα.

• Μπαταρίες μολύβδου-οξέος: Αν και βαρύτερες και λιγότερο ενεργειακά πυκνές από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και NiMH, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε ορισμένα μεγάλα βιομηχανικά ρομπότ λόγω του χαμηλού κόστους και της ικανότητάς τους να παρέχουν υψηλά ρεύματα.

1.2 Εξωτερική παροχή ρεύματος

• Ορισμένα ρομπότ, ειδικά αυτά σε σταθερές βιομηχανικές ρυθμίσεις, είναι συνδεδεμένα σε εξωτερική παροχή ρεύματος. Αυτό εξασφαλίζει μια συνεχή και σταθερή πηγή ενέργειας, εξαλείφοντας την ανάγκη επαναφόρτισης ή αντικατάστασης της μπαταρίας. Για παράδειγμα, τα ρομποτικά χέρια σε εργοστάσια κατασκευής τροφοδοτούνται συχνά από ένα εξωτερικό ηλεκτρικό δίκτυο.

2. Ενεργοποιητές

2.1 Ηλεκτρικοί κινητήρες

• Κινητήρες DC: Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος (DC) είναι απλοί και οικονομικοί ενεργοποιητές που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μικρά έως μεσαίου μεγέθους ρομπότ. Προσφέρουν καλό έλεγχο ταχύτητας και είναι εύκολο να συνδεθούν με μικροελεγκτές. Για παράδειγμα, οι τροχοί ενός ρομποτικού αυτοκινήτου κινούνται συχνά από κινητήρες DC.

• Κινητήρες AC: Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) είναι πιο κατάλληλοι για εφαρμογές υψηλής ισχύος και βρίσκονται συνήθως σε μεγάλα βιομηχανικά ρομπότ. Παρέχουν υψηλή ροπή και μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές ταχύτητες, καθιστώντας τα ιδανικά για εργασίες όπως η ανύψωση βαρέων αντικειμένων.

• Κινητήρες Stepper: Οι κινητήρες stepper κινούνται σε διακριτά βήματα, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο τοποθέτησης. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές όπου απαιτείται ακριβής κίνηση, όπως εκτυπωτές 3D και μηχανές CNC.

2.2 Πνευματικοί ενεργοποιητές

• Οι πνευματικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα για να δημιουργήσουν κίνηση. Είναι γνωστοί για την υψηλή αναλογία δύναμης προς βάρος και τους γρήγορους χρόνους απόκρισης. Οι πνευματικοί κύλινδροι χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικά ρομπότ για εργασίες όπως η σύλληψη και η ανύψωση αντικειμένων.

2.3 Υδραυλικοί ενεργοποιητές

• Οι υδραυλικοί ενεργοποιητές χρησιμοποιούν ρευστό υπό πίεση για την παραγωγή γραμμικής ή περιστροφικής κίνησης. Είναι ικανοί να δημιουργούν πολύ υψηλές δυνάμεις και χρησιμοποιούνται συχνά σε βαρέως τύπου βιομηχανικά ρομπότ, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή και την εξόρυξη.

3. Αισθητήρες

3.1 Αισθητήρες εγγύτητας

• Αισθητήρες υπερύθρων (IR): Οι αισθητήρες IR ανιχνεύουν την παρουσία αντικειμένων εκπέμποντας υπέρυθρο φως και μετρώντας το ανακλώμενο φως. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε ρομπότ για την αποφυγή εμποδίων και την πλοήγηση. Για παράδειγμα, μια ρομποτική ηλεκτρική σκούπα χρησιμοποιεί αισθητήρες IR για την ανίχνευση τοίχων και επίπλων.

• Υπερηχητικοί αισθητήρες: Οι υπερηχητικοί αισθητήρες λειτουργούν εκπέμποντας ηχητικά κύματα υψηλής συχνότητας και μετρώντας το χρόνο που χρειάζονται τα κύματα για να αναπηδήσουν από ένα αντικείμενο. Είναι χρήσιμοι για τη μέτρηση αποστάσεων και την ανίχνευση αντικειμένων σε ένα ευρύ φάσμα περιβαλλόντων, συμπεριλαμβανομένων σκοτεινών ή σκονισμένων περιοχών.

3.2 Αισθητήρες όρασης

• Κάμερες: Οι κάμερες είναι απαραίτητες για ρομπότ που πρέπει να αντιλαμβάνονται το περιβάλλον τους οπτικά. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εργασίες όπως η αναγνώριση αντικειμένων, η αναγνώριση προσώπου και η πλοήγηση. Για παράδειγμα, τα αυτόνομα drones χρησιμοποιούν κάμερες για να καταγράψουν εικόνες του περιβάλλοντος και να λάβουν αποφάσεις με βάση τα οπτικά δεδομένα.

• Αισθητήρες Lidar: Οι αισθητήρες Lidar (Light Detection and Ranging) χρησιμοποιούν δέσμες λέιζερ για να δημιουργήσουν έναν τρισδιάστατο χάρτη του περιβάλλοντος. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε αυτόνομα οχήματα και ρομπότ για πλοήγηση και ανίχνευση εμποδίων, παρέχοντας εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις απόστασης.

3.3 Αισθητήρες δύναμης και ροπής

• Οι αισθητήρες δύναμης και ροπής μετρούν την ποσότητα δύναμης ή ροπής που εφαρμόζεται στον τελικό ενεργοποιητή ή στις αρθρώσεις ενός ρομπότ. Είναι ζωτικής σημασίας για εργασίες που απαιτούν ακριβή έλεγχο δύναμης, όπως οι εργασίες συναρμολόγησης και η ρομποτική χειρουργική. Για παράδειγμα, ένα ρομποτικό χέρι που χρησιμοποιείται στην κατασκευή μπορεί να χρησιμοποιήσει αισθητήρες δύναμης για να διασφαλίσει ότι εφαρμόζει τη σωστή ποσότητα δύναμης κατά τη συναρμολόγηση εξαρτημάτων.

4. Ελεγκτής

4.1 Μικροελεγκτές

• Οι μικροελεγκτές είναι μικρά, ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν έναν επεξεργαστή, μνήμη και θύρες εισόδου/εξόδου (I/O). Είναι ο «εγκέφαλος» πολλών μικρών έως μεσαίου μεγέθους ρομπότ, υπεύθυνοι για την επεξεργασία δεδομένων αισθητήρων, τη λήψη αποφάσεων και τον έλεγχο των ενεργοποιητών. Για παράδειγμα, ένας μικροελεγκτής Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της κίνησης ενός απλού ρομποτικού βραχίονα.

4.2 Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC)

• Τα PLC είναι ελεγκτές βιομηχανικής κλάσης σχεδιασμένοι για χρήση σε σκληρά περιβάλλοντα. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανικά ρομπότ και συστήματα αυτοματισμού, παρέχοντας αξιόπιστο έλεγχο σε πραγματικό χρόνο. Τα PLC μπορούν να προγραμματιστούν για την εκτέλεση πολύπλοκων ακολουθιών λειτουργιών και μπορούν να επικοινωνούν με άλλες συσκευές στο σύστημα.

4.3 Ελεγκτές που βασίζονται σε υπολογιστή

• Για πιο προηγμένα ρομπότ, όπως αυτόνομα οχήματα και ανθρωποειδή ρομπότ, χρησιμοποιούνται συχνά ελεγκτές που βασίζονται σε υπολογιστή. Αυτοί οι ελεγκτές αποτελούνται συνήθως από έναν υπολογιστή υψηλής απόδοσης με εξειδικευμένο λογισμικό για αντίληψη, σχεδιασμό και έλεγχο. Μπορούν να επεξεργαστούν μεγάλες ποσότητες δεδομένων από πολλούς αισθητήρες και να λάβουν πολύπλοκες αποφάσεις σε πραγματικό χρόνο.

5. Τελικός ενεργοποιητής

5.1 Λαβές

• Λαβές παράλληλων γνάθων: Οι λαβές παράλληλων γνάθων είναι ο πιο κοινός τύπος τελικού ενεργοποιητή που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικά ρομπότ. Αποτελούνται από δύο γνάθους που κινούνται παράλληλα για να συγκρατούν αντικείμενα διαφόρων σχημάτων και μεγεθών.

• Λαβές με βεντούζα: Οι λαβές με βεντούζα χρησιμοποιούν πίεση κενού για να προσκολληθούν σε αντικείμενα. Είναι κατάλληλες για το χειρισμό επίπεδων ή λείων επιφανειών, όπως γυάλινα φύλλα ή ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

5.2 Εργαλεία

• Ανάλογα με την εφαρμογή, τα ρομπότ μπορούν να εξοπλιστούν με διάφορα εργαλεία ως τελικούς ενεργοποιητές. Για παράδειγμα, ένα ρομποτικό χέρι που χρησιμοποιείται στη συγκόλληση μπορεί να έχει έναν πυρσό συγκόλλησης ως τελικό ενεργοποιητή, ενώ ένα ρομπότ που χρησιμοποιείται στη βαφή μπορεί να έχει ένα ψεκαστήρα χρώματος.

6. Πλαίσιο ή Σώμα

6.1 Δομικό πλαίσιο

• Το πλαίσιο ή το σώμα ενός ρομπότ παρέχει τη δομική υποστήριξη για όλα τα άλλα εξαρτήματα. Πρέπει να είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αντέχει τις δυνάμεις και τις ροπές που δημιουργούνται από τους ενεργοποιητές και το βάρος του ωφέλιμου φορτίου. Σε βιομηχανικά ρομπότ, το πλαίσιο είναι συχνά κατασκευασμένο από χάλυβα ή αλουμίνιο για την αντοχή και την ανθεκτικότητά του.

6.2 Εξαρτήματα κινητικότητας (για κινητά ρομπότ)

• Τροχοί: Οι τροχοί είναι το πιο κοινό εξάρτημα κινητικότητας για ρομπότ εδάφους. Διατίθενται σε διάφορους τύπους, όπως σταθεροί τροχοί, τροχοί κατεύθυνσης και τροχοί omni, καθένας από τους οποίους προσφέρει διαφορετικά επίπεδα ευελιξίας.

• Ερπύστριες: Οι ερπύστριες χρησιμοποιούνται σε ρομπότ που πρέπει να λειτουργούν σε τραχύ ή ανώμαλο έδαφος. Παρέχουν καλύτερη πρόσφυση και σταθερότητα σε σύγκριση με τους τροχούς, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές όπως στρατιωτικά ρομπότ και γεωργικά ρομπότ.

• Πόδια: Τα ρομπότ με πόδια, όπως τα ανθρωποειδή ρομπότ και τα τετράποδα ρομπότ, χρησιμοποιούν πόδια για την κίνηση. Τα πόδια επιτρέπουν στα ρομπότ να πλοηγούνται σε πολύπλοκα περιβάλλοντα και να εκτελούν εργασίες που είναι δύσκολες για ρομπότ με τροχούς ή ερπύστριες, όπως η αναρρίχηση σκαλοπατιών.

•