縮小的感覺

現(xiàn)在，您可能攜帶的智能手機厚度不足 1 厘米，但其處理能力比用于引導宇航員登月的計算機更強。我們是怎么來到這里的？

1965 年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登摩爾表示，密集集成 PCB 電路中安裝的晶體管數(shù)量每兩年翻一番。眾所周知，“摩爾定律”支持了 50 多年的創(chuàng)新。

雖然近年來縮小的速度開始趨于平穩(wěn)，但電子電路仍在穩(wěn)步增加。對于我們從事運動控制的人來說，這意味著為工程師提供更輕、更小、更強大的微型伺服驅(qū)動解決方案

為什么我們需要更小的伺服驅(qū)動器？

是的，創(chuàng)新使我們能夠制造出非常小的伺服驅(qū)動器。驅(qū)動器不僅比以前的笨重放大器更緊湊、更智能，而且具有更高的功率密度，因此它們?nèi)匀豢梢詾殡姍C提供必要的扭矩和速度。但是我們不會僅僅因為我們可以就制造微型伺服驅(qū)動器；擁有緊湊型伺服驅(qū)動器解決方案有很多好處。

隨著機器人變得更小、更時尚、更復雜，我們需要更小的伺服驅(qū)動解決方案來安裝在機器人內(nèi)部，同時提供相同的性能。這不僅僅是美學問題，更小更輕的伺服驅(qū)動器性能更好。

讓我們以具有多個連桿的簡單協(xié)作機器人手臂為例。每增加一個節(jié)段，就意味著每個關(guān)節(jié)中多一個電機和一個驅(qū)動器。每當關(guān)節(jié)中的電機旋轉(zhuǎn)時，它必須提供足夠的扭矩來提升距離協(xié)作機器人基點較遠的連桿。因此，僅僅減輕伺服驅(qū)動器的重量就可以減少機器人的必要能源消耗并提高其效率。

在關(guān)節(jié)中使用更輕的伺服驅(qū)動器可減少抬起手臂所需的扭矩

現(xiàn)在有人可能會說，“為什么不把所有的伺服驅(qū)動器都安裝在機器人的底部而不是關(guān)節(jié)上呢？” 這在理論上是可行的，但不太實用。在每個關(guān)節(jié)中安裝伺服驅(qū)動器及其各自的電機，不僅便于維護，而且還減少了通過機器人手臂一直運行不同長度的電機相位電纜和反饋電纜的需要。這不僅可以防止在整個機械臂上跟蹤一組電纜的維護噩夢，而且還可以防止與電氣噪聲相關(guān)的反饋問題。

出于可制造性和可靠性的目的，最好有緊湊、輕便的伺服驅(qū)動器，可以在每個關(guān)節(jié)中安裝電機。

除了固定機器人，較小的伺服驅(qū)動器在移動機器人應(yīng)用中也很有用。與協(xié)作機器人示例類似，機載小型輕型伺服驅(qū)動器可以減輕不必要的重量以提高效率和/或為更大的電池留出更多空間。無論哪種方式，最終結(jié)果都是一個可以全天更努力、更長時間工作的機器人。

減輕重量在醫(yī)療和軍事工業(yè)中通常也是必不可少的，尤其是對于需要便攜的設(shè)備。在航空航天應(yīng)用中，尋找輕量化解決方案對于在對抗重力的戰(zhàn)斗中減少燃料消耗至關(guān)重要。

好吧，那為什么不是所有的伺服驅(qū)動器都是小的呢

有許多微型伺服驅(qū)動器可用且它們的優(yōu)勢顯而易見，您可能想知道為什么森遠達和其他伺服驅(qū)動器公司繼續(xù)營銷和銷售更大的伺服驅(qū)動器。這是一個公平的問題，有幾個原因。

功率密度限制

正如摩爾定律所觀察到的那樣，電子產(chǎn)品正在不斷變得更加緊湊。然而，與大多數(shù)計算機組件不同，伺服驅(qū)動器不僅必須執(zhí)行邏輯功能——它們實際上必須通過 PCB 傳輸足夠的功率來驅(qū)動電機。

對于高功率電機，這需要很大的電流，而且只有足夠大的電流可以泵過一個小電路板而不會因過熱而損壞組件，即使使用冷卻風扇、散熱器和其他熱管理技術(shù)也是如此。

此外，隨著電壓的增加，印刷電路板上走線之間所需的間距也必須增加，以防止噪聲干擾甚至電弧。

即使 PCB 本身內(nèi)可能的功率密度有所提高，找到能夠處理高電流輸出而不會熔化同時仍能整齊地安裝在伺服驅(qū)動器上的可靠電機和電源連接器成為一個限制因素。

對于重載運動控制應(yīng)用，您只需要更大、更重載的伺服驅(qū)動器。

成本與必要性

另一個因素是成本與必要性。在許多情況下，不太緊湊的驅(qū)動器實際上制造起來更容易且成本更低，因此它們的價格自然會更低。小型驅(qū)動器可能非常好，但如果應(yīng)用程序沒有嚴格的空間限制，則較大但價格較低的驅(qū)動器就足夠了。

如果您正在設(shè)計一個大型龍門系統(tǒng)，該系統(tǒng)有足夠的空間來安裝大型伺服驅(qū)動器，那么花額外的錢購買一個幾乎不會影響性能的微型伺服驅(qū)動器是沒有意義的。

有時，擁有更大的伺服驅(qū)動器不僅是可以接受的，而且實際上更可取。想象一下必須將您的上半身深入大型制造機器進行維護。您是想花 10 分鐘彎腰嘗試連接數(shù)十個帶有壓接引腳的微型夾式連接器，在光線不好的情況下擺弄它們，還是只想擰入電源線和幾個 D-Sub 連接器并完成在 30 秒內(nèi)？

對小型驅(qū)動器的需求和使用肯定在擴大，但對大型驅(qū)動器的需求肯定也不會消失。