หุ่นยนต์แขนกลประกอบไปด้วยชิ้นส่วนมากมายและจำเป็นต้องสามารถหมุนแกนทั้งหมดได้อย่างราบรื่น หุ่นยนต์แขนกลจึงต้องการตัวกระตุ้นที่สมบูรณ์เพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวเฉพาะทางด้วยประเภทและปริมาณกำลังที่เหมาะสม หุ่นยนต์ที่มีลักษณะเหมือนแขนมนุษย์มักจะได้รับมอบหมายให้ทำงานที่ใช้การเคลื่อนไหวที่เหมือนกับแขนมนุษย์ในสภาพแวดล้อมที่มีความอันตรายหรือมีความเสี่ยงสูง ดังนั้นมอเตอร์ของหุ่นยนต์จะต้องตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้อย่างสมบูรณ์ มีผลิตภัณฑ์มอเตอร์หุ่นยนต์ให้เลือกมากมายในตลาด โดยแต่ละผลิตภัณฑ์มีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ก่อนอื่นมาตอบคำถามเล็กน้อยเพื่อให้การตัดสินใจเลือกชิ้นส่วนมอเตอร์ของหุ่นยนต์ได้ดียิ่งขึ้น
ปัจจัยที่ต้องพิจารณา เมื่อเลือกมอเตอร์ในการขับเคลื่อนหุ่นยนต์แขนกล
- หุ่นยนต์ใช้ข้อต่อชนิดใด ข้อต่อของหุ่นยนต์มี 5 ประเภท ได้แก่ ข้อต่อเชิงเส้น ข้อต่อมุมฉาก ข้อต่อแบบหมุน ข้อต่อแบบบิด และข้อต่อหมุนรอบ หุ่นยนต์แขนของคุณต้องการข้อต่อเชิงเส้นและข้อต่อมุมฉากที่เรียบง่ายกว่าข้อต่อแบบหมุน บิด หรือหมุนรอบที่มีความเป็นไดนามิกมากขึ้น หรือต้องการทั้งสองอย่างผสมกันหรือไม่ สิ่งนี้จะกำหนดประเภทของการเคลื่อนไหวและความแตกต่างที่เกี่ยวข้องของหุ่นยนต์
- สามารถทนเสียงรบกวนได้มากแค่ไหน หากอุปกรณ์ของคุณจะถูกใช้งานในโรงงานที่ซึ่งห่างไกลจากผู้คนส่วนใหญ่ เสียงรบกวนอาจไม่ใช่ปัญหาในเรื่องนี้ แต่ถ้าจะใช้ควบคู่ไปกับมนุษย์เป็นเวลานานกว่านั้น คุณอาจเลือกใช้เครื่องยนต์ที่มีการทำงานที่เงียบกว่า เพื่อป้องกันการรบกวนการทำงานของมนุษย์
- ต้องการความแม่นยำมากแค่ไหน เมื่อใช้หุ่นยนต์เพื่อย้ายชั้นวางในคลังสินค้า ที่ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ความแม่นยำในการทำงานมากนัก ก็อาจต้องเลือกมอเตอร์ที่ไม่มีความแม่นยำสูง แต่มีคุณสมบัติอื่น ๆ เข้ามาแทนที่ความแม่นยำนี้ มอเตอร์ประเภทต่าง ๆ ให้ความแม่นยำในรูปแบบที่แตกต่างกัน บางตัวมีข้อเสียที่แตกต่างกันด้วย แต่สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าแบบไหนที่สามารถใช้ได้กับผลิตภัณฑ์ของเรา
- ต้องใช้แรงบิดเท่าไหร่ มอเตอร์แต่ละประเภทสามารถรับแรงบิดได้ที่ระดับความเร็วและระดับความคงที่ที่แตกต่างกัน หากต้องการมอเตอร์ที่มีแรงบิดสูงตามที่ความเร็วที่กำหนดของหุ่นยนต์ คุณอาจต้องเลือกมอเตอร์ที่ไม่รองรับแรงบิดได้สูงนัก เพราะแรงบิดตามที่ข้อกำหนดของหุ่นยนต์ต้องการนั้นไม่สูงมาก แต่ถ้าต้องการแรงบิดที่เกินข้อกำหนด อาจต้องใช้มอเตอร์แบบพิเศษและต้องเข้ากันได้กับการทำงานของหุ่นยนต์แขนกลที่เราใช้ด้วย
มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดในหุ่นยนต์แขนทั่วไป (DC, Stepper และ Servo)
มอเตอร์กระแสตรง (DC) มีทั้งแบบมีแปรงถ่านและไม่มีแปรงถ่าน โดยทั่วไปแล้วคิดว่ามอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านได้แทนที่มอเตอร์ที่มีแปรงถ่านแล้ว แต่มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านยังคงได้รับความนิยมในการใช้งานบางประเภทอยู่ มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านมีประสิทธิภาพประมาณ 75 – 80% ให้แรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำ และควบคุมได้ง่าย แต่มีเสียงรบกวนเล็กน้อยเนื่องจากแปรงที่ใช้หมุนเครื่องจักร ในทางกลับกัน มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านนั้นมีความเงียบกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า และสามารถรักษาแรงบิดสูงสุดได้อย่างต่อเนื่อง แต่ควบคุมได้ยากกว่าและบางครั้งอาจต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษร่วมด้วย แม้ว่ามอเตอร์กระแสตรงมักจะให้แรงบิดต่ำ แต่ก็สามารถให้ความเร็วสูงและดีสำหรับเครื่องซักผ้า พัดลม ดอกสว่าน และเครื่องจักรอื่น ๆ ที่ต้องการการเคลื่อนที่เป็นวงกลมอย่างต่อเนื่อง
มีตัวเลือกมากมายในการเพิ่มกระปุกเกียร์เข้าสู่อุปกรณ์เพื่อสร้างแรงบิดมากขึ้นสำหรับการใช้งานหุ่นยนต์ โดยใช้กลไกข้อต่อแขนกลของหุ่นยนต์ มอเตอร์และกระปุกเกียร์ควรได้รับการออกแบบให้ทำงานร่วมกันได้ ดังนั้นการซื้อมอเตอร์ที่มีหัวเกียร์ในตัวจึงเป็นความคิดที่ดีในการใช้งานประเภทนี้
มอเตอร์แบบ Stepper สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ มีแรงบิดสูงสุดที่ความเร็วต่ำ และควบคุมได้ง่าย ทำให้เป็นที่นิยมในการใช้งานระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์อื่น ๆ อย่างไรก็ตาม มอเตอร์ประเภทนี้ก็มีข้อเสียหลายประการ เช่น เสียงดัง ค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ มีความเร็วสูงสุดต่ำ และมีความร้อนเนื่องจากมีการดึงกระแสไฟสูงสุดอย่างต่อเนื่อง แม้จะมีข้อจำกัดเหล่านี้ แต่มอเตอร์ประเภทนี้ก็ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในเครื่องสร้างภาพทางการแพทย์ เครื่องพิมพ์ 3 มิติ และกล้องรักษาความปลอดภัย
มอเตอร์แบบ Servo ให้การเคลื่อนไหวที่แม่นยำค่อนข้างมาก ต้องขอบคุณที่ตรวจจับและแก้ไขความคลาดเคลื่อนระหว่างความเร็วจริงและความเร็วที่ต้องการ มอเตอร์นี้สามารถให้แรงบิดสูงที่ความเร็วสูง และยังสามารถจัดการกับการเปลี่ยนแปลงการโหลดแบบไดนามิก นอกจากนี้ เซอร์โวมอเตอร์ยังมีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพอีกด้วย ข้อเสียของการใช้เซอร์โวมอเตอร์คือการควบคุมที่ซับซ้อน แม้จะมีข้อเสียตรงนี้ แต่ความแม่นยำของเซอร์โวมอเตอร์มักจะทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับหุ่นยนต์แขนกลที่มีการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เข้ากับมนุษย์
หุ่นยนต์แขนกลที่เรามีอยู่อาจทำงานที่มีความละเอียดอ่อนมากมายแทนมนุษย์ได้ ดังนั้นเราจึงต้องการมอเตอร์ที่ไม่เพียงแต่ให้พลังงานดี ๆ แก่ระบบของหุ่นยนต์ของเราเองเท่านั้น แต่ยังทำให้หุ่นยนต์ของเรามีความเหมาะสมมากที่สุดในสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อเลือกมอเตอร์ของหุ่นยนต์แล้ว คุณต้องรู้แน่ชัดว่าคุณกำลังพยายามทำอะไรให้สำเร็จ และการจัดลำดับความสำคัญของคุณจะช่วยให้คุณทำการแลกเปลี่ยนฟังก์ชันการทำงานของระบบหุ่นยนต์เพื่อประสิทธิภาพและมีความเหมาะสมมากที่สุด
