سروو موتور؛ محرک اصلی ربات‌

به گزارش خبرنگار ایمنا، موتور یکی از مکانیزم‌های اصلی در تولید ربات بوده و عملاً وظیفه حرکت ربات برعهده موتورها است. نوعی از موتورها که در صنعت رباتیک به صورت گسترده استفاده می‌شود، موتورهای سروو است. این موتور یک عملگر دورانی یا خطی است که امکان کنترل دقیق موقعیت زاویه‌ای یا خطی، سرعت و شتاب را فراهم می‌کند. سروو موتور شامل یک موتور مناسب به همراه سنسوری خاص برای بازخورد موقعیت است و در کنار آن‌ها کنترلر پیچیده‌ای وجود دارد که معمولاً از یک واحد مجزا طراحی شده است. سروو موتور قسمتی از یک سیستم حلقه‌بسته است که شامل مدار کنترلی، سروو موتور، شفت، پتانسیومتر، چرخ‌دنده، تقویت‌کننده و انکودر است؛ این نوع از الکتروموتورها در دو نوع جریان مستقیم و متناوب شناخته می‌شود و معمولاً از یک موتور معمولی به همراه سنسوری برای بازخورد جایگاه کوپل استفاده می‌کند.

سروو موتورها در هر صنعتی که الکتروموتورها مورد استفاده قرار می‌گیرد، کاربرد دارد اما به دلیل اینکه قیمت این قطعه بسیار بالا است تنها در نقاطی که نیاز به دقت، سرعت و پاسخ‌دهی سریع وجود دارد از این نوع موتور استفاده می‌شود. سروو موتورها در دستگاه‌های CNC فلز، چوب و طلا، دستگاه‌های پزشکی، تزریق پلاستیک، دستگاه‌های تولید قطعه‌های الکترونیکی و نساجی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. برای شناخت بیشتر سروو موتورها و بررسی جایگاه این فناوری در ایران و جهان با حامد شهبازی، دکترای هوش مصنوعی و رباتیک گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:

در رباتیک چه موتورهایی استفاده می‌شود؟

در صنعت رباتیک از موتورهای مخصوصی استفاده می‌شود که به صورت خاص تحت عنوان «سروو موتورها» شناخته می‌شود. این نوع از موتورها در داخل خود نوعی کنترل‌کننده حلقه بسته دارد که این کنترل‌کننده‌ها با استفاده از بازخوردهایی که دریافت می‌کند سیستم اصلی را هدایت می‌کند.

موتورهای سرو چگونه عمل می‌کند؟

در موتورهای سروو ابتدا از طریق سنسورهای موجود در داخل موتور اطلاعات مورد نیاز دریافت شده و وارد کنترل‌کننده داخلی موتور می‌شود سپس با پردازش‌هایی که در کامپیوترهای داخلی و موتور سروو وجود دارد، فرامین کنترلی را تولید و ارسال می‌کند. درواقع موتورهای سروو که در رباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرد، مجموعه‌ای شامل یک موتور معمولی، کنترل‌کننده کامپیوتری، تعدادی سنسور و مدارهای راه‌اندازی است که تمام قطعات را به یکدیگر مرتبط می‌کند.

ساختار موتورهای سروو چگونه است؟

موتورهای سروو در ساختار خود می‌توانند از موتورهای معمولی AC یا جریان متناوب، موتورهای معمولی نوع DC یا موتورهای استپ پله‌ای استفاده کند که هر یک از این موتورها نمونه‌ها و تنوع بسیاری دارد. در کنار موتورهای سروو از قطعه دیگری نیز باید استفاده شود که به عنوان راه‌انداز موتور یا Driver شناخته می‌شود؛ این قطعه، مجموعه‌ای از کنترل‌های مجزا است که به موتور اصلی متصل شده و می‌تواند انرژی و فرمان‌های مورد نیاز موتور را تأمین کند؛ درواقع راه‌انداز، موتور سروو را به سیستم کنترل مرکزی متصل می‌کند.

سیستم کنترل مرکزی چه وظیفه‌ای دارد؟

سیستم کنترل مرکزی می‌تواند کامپیوتر یا یک PLC در صنایع باشد؛ این سیستم مجموعه برنامه‌ها و برنامه‌ریزی‌های مورد نیاز مسیر را برای ربات تهیه و به صورت گام به گام برای راه‌انداز موتور سروو ارسال می‌کند. راه‌اندازهای موتور سروو معمولاً مدارهای مجتمع و پیچیده‌ای دارد؛ این قطعه قابلیت‌های متنوعی دارد که یکی از آن‌ها اتصال به شبکه تأمین توان است. راه‌انداز موتور قیمت بسیاری دارد و ترکیب این قطعات با مدارهای راه‌انداز ربات را تشکیل می‌دهد.

مشکل اصلی موتورهای سروو چیست؟

موتورهای سروو انواع گوناگونی دارد و تمام نمونه‌های آن، چه موتورهای کوچک و چه موتورهای بزرگ صنعتی، بسیار گران‌قیمت است. این نوع از موتورها به دلیل ساختار و مجموعه‌ای که داخل آن‌ها وجود دارد قیمت بالایی دارد. چالش‌های اصلی که در ساخت ربات‌های صنعتی وجود دارد تهیه موتورهای سروو و راه‌اندازهایی است که در ساخت آن‌ها استفاده می‌شود، یعنی گردنه فناوری برای ساخت یک ربات صنعتی یا معمولی عمدتاً ساخت موتورهای سروو و مدارهای راه‌انداز مورد نیاز آن‌ها است.

آیا موتورهای سرو و مدارهای راه‌انداز در ایران تولید می‌شود؟

در حال حاضر برخی از شرکت‌های دانش‌بنیان فعالیت خود را پیرامون ساخت موتورهای سروو و مدارهای راه‌انداز مرتبط با آن‌ها آغاز کرده‌اند. اگر با کمک شرکت‌های دانش‌بنیان بتوانیم تولید موتورهای سروو و مدارهای راه‌انداز را انجام دهیم، مسیر ساخت بازوهای رباتیک و ربات‌های صنعتی در این کشور هموار خواهد شد.

وظیفه اصلی موتورهای سروو چیست؟

سروو موتور وظیفه دارد براساس اهداف ربات و اعمال آن از برنامه‌ریزی‌هایی که کنترل‌کننده مرکزی ارائه می‌دهد، پیروی کند؛ درواقع کنترل‌کننده مرکزی براساس اهدافی که برای ربات در نظر گرفته شده مانند جابه‌جایی و منتقل کردن اجسام به نقطه‌ای دیگر مسیری را برنامه‌ریزی می‌کند که این مسیر شامل موقعیت قرارگیری سر، سرعت و گشتاورها است و ربات باید در هر لحظه وضعیت خود را براساس این برنامه تنظیم کند. درواقع مقدارهایی که شامل موقعیت، سرعت و گشتاور ربات توسط کنترل‌کننده مرکزی تنظیم می‌شود تحت عنوان برنامه مسیر ربات شناخته می‌شود و سروو موتورها موظف است که برنامه مسیر را محقق کند و موقعیت، سرعت و گشتاورهای موتور را در هر لحظه روی یک عدد خاص تنظیم کند.