![\"\"](\"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/iStock-156285331-1024x768.jpg\")
<\/figure>\n\n\n\nTuttavia, le tecnologie al litio sono diventate la scelta pi\u00f9 diffusa tra i progettisti di robot moderni. Infatti, le prestazioni, la durata e la scalabilit\u00e0 delle batterie agli ioni di litio<\/a> (le batterie al litio possono essere scalate per soddisfare la maggior parte della applicazioni di automazione) sono state ampiamente apprezzate nel settore dei robot industriali. Uno dei vantaggi di queste batterie \u00e8 la leggerezza. Inoltre, l’elemento al litio \u00e8 particolarmente reattivo, il che significa che ha la possibilit\u00e0 di immagazzinare molta energia, circa 150 Wh di elettricit\u00e0 in 1 kg di batteria. Questo risulta vantaggioso rispetto a una batteria NiMH, che pu\u00f2 immagazzinare da 60 a 100 Wh.<\/p>\n\n\n\n Vale la pena ricordare i robot di saldatura, comunemente presenti in settori come quello automobilistico. In questo caso, la stessa fonte di alimentazione che alimenta il saldatore pu\u00f2 essere utilizzata per le trasmissioni elettriche e i componenti di controllo del movimento del robot. In queste applicazioni, sono state ampiamente utilizzate anche le fonti di alimentazione del convertitore. Alcune delle pi\u00f9 recenti tecnologie di convertitore regolano automaticamente l’alimentazione in ingresso, mantenendo un’uscita costate e fornendo una fonte di alimentazione ai blocchi, per garantire che l’utilizzo simultaneo di pi\u00f9 dispositivi che richiedono un apporto elevato di corrente non influisca sulle prestazioni.<\/p>\n\n\n\n Chiaramente, la geometria della batteria \u00e8 molto importante nella fase di scelta, cos\u00ec come il tipo di robot e la sua forma determineranno quali tipi di batterie devono essere inclusi nel processo decisionale. Anche il peso \u00e8 un fattore importante influenzato dalla natura del robot, se fisso o mobile.<\/p>\n\n\n\n Inoltre, poich\u00e9 \u00e8 possibile aggiungere un vantaggio competitivo nel momento in cui il robot \u00e8 in grado di funzionare, prima che siano necessari ulteriori esborsi, la resistenza e la capacit\u00e0 saranno aspetti chiave nell’equazione di scelta della batteria.<\/p>\n\n\n\n Sebbene molte aree della progettazione abbiano tratto beneficio dall’uso dell’energia solare, quest’ultima deve ancora trovare posto nella robotica industriale. Alcuni robot BEAM, come tosaerba e aspiratori automatici, attualmente usano la tecnologia a celle fotovoltaiche.<\/a> La configurazione comune prevede una cella solare che, attraverso un apposito circuito, carica un condensatore a un determinato livello di tensione che viene trasferita ai motori.<\/p>\n\n\n\n A livello commerciale, l’implementazione di questi robot industriali deve ancora avvenire. Esistono vari motivi dietro questa mancanza di progresso, ma la causa principale \u00e8 la bassa densit\u00e0 di potenza delle celle solari (Wp\/m2) che risulta insufficiente per la maggior parte dei robot industriali moderni.<\/p>\n\n\n\n In futuro, \u00e8 molto probabile che le batterie tradizionali dei robot industriali vengano sostituite da tecnologie con celle a combustibile in grado di generare elettricit\u00e0 combinando idrogeno, metanolo o semplicemente alcol e ossigeno. Attualmente il costo \u00e8 proibitivo, ma questa situazione potrebbe cambiare con l’adozione delle celle a combustibile in maggiori marcati di consumo.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n Le celle a combustibile forniscono alimentazione ottenendo l’energia necessaria da una fonte di idrocarburi con un’efficienza elevata fino al 75%. Una configurazione tipica include due elettrodi posizionati su entrambi i lati di un elettrolito conduttivo. La corrente viene generata utilizzando un concetto simile a quello della combustione del carburante, per cui i protoni passano attraverso le membrane e gli elettroni sono costretti ad andare dall’anodo al catodo attraverso un circuito elettrico. L’efficienza delle celle a combustibile pu\u00f2 essere incrementata utilizzando il calore di scarto.<\/p>\n\n\n\n Dopo aver deciso le fonti di alimentazione, l’attenzione si concentra sulle tecnologie degli azionamenti e sui motori necessari per il movimento lineare e rotazionale.<\/p>\n\n\n\n I motori passo-passo si trovano generalmente nelle applicazioni dove il costo \u00e8 un fattore primario, ad esempio i dispositivi robotici pick-and-place comuni.<\/a> Uno dei vantaggi principali \u00e8 il controllo ad alta precisione della posizione, motivo per cui sono spesso utilizzati in sistemi come stampanti 3D e frese CNC.<\/a> Questo perch\u00e9 i motori passo-passo sono progettati appositamente per fornire una coppia di bloccaggio elevata che, a sua volta, consente di raggiungere gradualmente la posizione successiva. Possono essere utilizzati per favorire applicazioni in cui \u00e8 necessario controllare l’angolo di rotazione, la velocit\u00e0, la posizione e il sincronismo. Inoltre, offrendo la coppia massima a basse velocit\u00e0, i motori passo-passo sono la scelta ideale per le applicazioni che richiedono basse velocit\u00e0 e una precisione elevata.<\/p>\n\n\n\n Pur essendo stati ampiamente utilizzati nelle prime applicazioni robotiche, nel corso degli anni il loro utilizzo \u00e8 diminuito a causa di fattori quali l’efficienza, la necessit\u00e0 di codificatori o commutatori di posizione per stabilire le posizioni di riferimento e la probabile perdita di fasi in caso di sovraccarico. Tuttavia, \u00e8 altamente probabile l’avvento di tecnologie a servomotore AC brushless pi\u00f9 innovative.<\/p>\n\n\n\n Mentre molti dei primi robot elettrici utilizzavano servomotori DC (poich\u00e9 forniscono una potenza d’uscita soddisfacente con un buon grado di velocit\u00e0 e controllo della posizione), la maggior parte dei nuovi robot industriali utilizzano servomotori AC brushless. Questi motori offrono i vantaggi di una maggiore potenza d’uscita e di un funzionamento virtualmente silenzioso, mentre l’assenza di una spazzola rende questi dispositivi a coppia elevata altamente affidabili e virtualmente senza necessit\u00e0 di manutenzione.<\/p>\n\n\n\n I servomotori hanno anche un altro vantaggio: offrono un alto grado di precisione angolare, ruotando solo della quantit\u00e0 richiesta prima di aspettare il segnale successivo.<\/a><\/p>\n\n\n\n La differenza principale tra servomotori digitali e analogici sono il segnale, le sue modalit\u00e0 di elaborazione dal ricevitore al servomotore e le modalit\u00e0 di utilizzo delle informazioni per inviare potenza la motore. I servomotori analogici controllano la velocit\u00e0 del motore attivando\/disattivando i segnali di tensione verso il motore, mentre i servomotori digitali sono dotati di un piccolo microprocessore che analizza i segnali del ricevitore e li elabora in impulsi di tensione ad alta frequenza verso il motore.<\/p>\n\n\n\n A differenza dei servomotori analogici, che trasmettono 50 impulsi al secondo, un vantaggio di quelli digitali \u00e8 la capacit\u00e0 di inviare fino a 300 impulsi al secondo. Pur essendo pi\u00f9 corti, la grande quantit\u00e0 di impulsi di tensione consente al motore di accelerare pi\u00f9 rapidamente e di fornire una coppia costante. Con i servomotori digitali, \u00e8 possibile regolare la potenza inviata al motore per ottimizzare le prestazioni e la precisione.<\/p>\n\n\n\n Selezionare il motore ottimale \u00e8 una delle parti pi\u00f9 importanti della progettazione robotica e si basa su considerazioni che includono fattori di coppia, velocit\u00e0, precisione, tensione, costo e forma.<\/p>\n\n\n\n In un robot, la coppia del motore viene generalmente trasmessa a una ruota o azionamento che in seguito richiede il movimento robotico lineare o rotazionale. Per stimare la coppia richiesta, i progettisti devono determinare la massa del carico massimo previsto, cos\u00ec come l’attrito volvente, dinamico e statico.<\/p>\n\n\n\n Per i robot con ruote, \u00e8 importante specificare la velocit\u00e0 a cui queste devono girare. Generalmente, a velocit\u00e0 maggiori corrisponde una minore precisione. Infine, i servomotori sono una scelta di successo per ottenere la precisione richiesta dai bracci robotici, grazie alla regolazione di posizione interna di cui sono dotati e alla capacit\u00e0 di adattarsi a velocit\u00e0 basse che favorisce un controllo \u2028della posizione molto preciso.<\/a><\/p>\n\n\n\n Un altro fattore importante \u00e8 la tensione di funzionamento. Prima di pianificare quale batteria verr\u00e0 utilizzata nel progetto, \u00e8 meglio determinare il valore di tensione nominale quando il motore \u00e8 in funzione. In genere, maggiore \u00e8 il valore della tensione, maggiore \u00e8 la velocit\u00e0 del motore. La “tensione costante” sulla scheda tecnica del motore pu\u00f2 essere utilizzata per determinare la velocit\u00e0 per volt.<\/p>\n\n\n\n L’idraulica era piuttosto comune nei primi robot poich\u00e9 questa tecnologia \u00e8 pi\u00f9 rigida e controllabile di quella pneumatica ed era in grado di fornire una potenza maggiore rispetto alle trasmissioni elettriche disponibili in passato. L’idraulica offriva anche la possibilit\u00e0 di creare un rapporto di riduzione elevato.<\/p>\n\n\n\n Lo svantaggio principale di questo sistema \u00e8 rappresentato dalla lentezza del funzionamento, mentre le pressioni elevate coinvolte implicano delle perdite potenzialmente problematiche.<\/p>\n\n\n\n Per quanto riguarda il sistema pneumatico, molti sistemi pick-and-place semplici vengono azionati attraverso l’aria compressa che offre un certo livello di accessibilit\u00e0, ma con lo svantaggio di essere difficile da controllare. Essenzialmente, la compressibilit\u00e0 dell’aria introduce un’ulteriore “dinamica di tempo morto” nel sistema, rendendo il controllo pi\u00f9 difficile.<\/p>\n\n\n\n La pneumatica viene anche utilizzata in una serie di robot industriali per azionare i terminali; i cilindri pneumatici possono fornire forze elevate e sono una buona scelta per le pinze pi\u00f9 grandi.<\/a> In alcuni robot \u00e8 possibile, anche se insolito, utilizzare dei cilindri pneumatici per spostare il corpo mediante una bombola di aria pressurizzata che viene usata come fonte di energia. Il fattore che impedisce una maggiore adozione dei sistemi pneumatici \u00e8 la loro capacit\u00e0 di produrre esclusivamente movimenti semplici e brevi.<\/p>\n\n\n\nCelle fotovoltaiche (PV)<\/h2>\n\n\n\n
Celle a combustibile<\/h2>\n\n\n\n
Azionamenti<\/h2>\n\n\n\n
Motore passo-passo<\/h3>\n\n\n\n
Servomotori<\/h3>\n\n\n\n
Efficienza, dimensioni, precisione, affidabilit\u00e0, velocit\u00e0 e coppia<\/h3>\n\n\n\n
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Alternative idrauliche e pneumatiche<\/h3>\n\n\n\n
Scegliere le tecnologie di controllo del motore corrette<\/h2>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/DRG011_Fig1_v1.jpg\")
![\"\"](\"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/DRG011_Fig2_v1.jpg\")