Bună tuturor, dacă ați construit sau programat vreodată un robot, știți că zgomotul poate fi un punct de durere total, indiferent dacă testați un prototip în garaj, rulați o instalație industrială mică sau chiar folosiți un robot de consum acasă. Săptămâna trecută, am primit un DM de la un student la robotică care depana un robot mobil pe care l-au construit cu un șasiu din plastic și au continuat să se confrunte cu scârțâituri ciudate care au îngreunat înregistrarea datelor senzorului. Acea conversație m-a făcut să mă gândesc: sunt un furnizor de șasiu robot din aluminiu și sunt întrebat tot timpul despre nivelurile de zgomot față de alte materiale. Astăzi vă deslușesc exact cât de mult zgomot vă puteți aștepta de la un șasiu de robot din aluminiu, de ce se întâmplă și cum se compară cu alte piese comune ale robotului. Fără jargon înfundat, doar informații reale și practice de la cineva care lucrează cu aceste părți în fiecare zi.
În primul rând, să clarificăm un lucru: „zgomotul” aici nu este doar sunetul puternic pe care îl emite telefonul tău. Pentru roboți, zgomotul se referă atât la sunetul audibil (lucrurile pe care le puteți auzi) cât și la vibrația mecanică (zgomotul sau zgomotul pe care l-ați putea simți printr-un banc de lucru sau pe podea), ambele fiind foarte importante. Zgomotul audibil poate fi enervant pentru utilizarea în interior, iar vibrațiile pot afecta calibrarea senzorului, pot uza vitezele mai repede și chiar pot cauza probleme structurale în timp. Când lucrez cu clienți, fie că sunt pasionați sau echipe mici de producție, vorbim întotdeauna despre alegerea materialului, deoarece acesta este unul dintre cei mai mari factori de zgomot.
Să începem cu întrebarea de bază: care este nivelul de zgomot al unui șasiu de robot din aluminiu? Am testat sute dintre acestea de-a lungul anilor, atât în laboratorul nostru intern, cât și în cazuri de utilizare din lumea reală. Majoritatea șasiurilor din aluminiu sunt prelucrate CNC, nu? Și știu că unii dintre voi ar putea fi familiarizați cu piesele pentru brațul robot al mașinii CNC, deoarece folosesc aceeași tăiere de precizie pe care o folosim pentru șasiu. Pentru un șasiu standard de robot mobil (gândiți-vă cu 6 roți sau cu tracțiune diferențială, cea mai comună pentru roboții mici și mijlocii), zgomotul audibil atunci când vă deplasați la o viteză obișnuită (să zicem 1-2 metri pe secundă) este de obicei între 55 și 65 decibeli (dB). Pentru referință, este aproximativ același cu o conversație normală sau cu zgomotul de la o mașină de spălat vase care funcționează - suficient de tare pentru a fi observat, dar nu atât de tare încât să fie copleșitor într-un spațiu mic.
Dar stai, acel număr nu este înscris în piatră. O mulțime de factori schimbă asta. Dacă șasiul dvs. este prea greu pentru motoarele dvs., veți obține mai multă frecare între roți și cadrul șasiului, ceea ce adaugă un sunet de scârțâit sau de măcinat care îl poate împinge până la 70 dB sau mai mult. Dacă nu strângeți șuruburile în mod corespunzător, panourile individuale de aluminiu ar putea zdrăngăni, adăugând acel scârțâit ascuțit pe care cu siguranță nu îl doriți. Chiar și roțile contează – roțile din cauciuc pe beton neted, comparativ cu roțile din plastic pe asfalt dur, vor schimba zgomotul general, dar șasiul în sine este o mare parte a nivelului de bază.
Acum, să comparăm asta cu alte opțiuni, pentru că acolo lucrurile devin interesante. Sunt adesea întrebat de ce nu folosesc doar carcase de robot din plastic sau piese din oțel inoxidabil? Să le descompunem. Șasiurile din plastic sunt mult mai ușoare, nu? Deci, nivelul lor de zgomot de bază este mai scăzut - de obicei 50-55 dB, ceea ce este mai silentios decât aluminiul. Dar iată prinderea: plasticul este mai flexibil, așa că vibrează mai mult, mai ales la viteze mai mari. Această vibrație poate face ca datele senzorului să fie mai puțin precise și, în timp, șasiul din plastic ar putea dezvolta mici fisuri care creează zgomot nou pe măsură ce robotul se mișcă. Am avut un client anul trecut care a trecut de la un șasiu din aluminiu la unul din plastic pentru un robot de livrare mic și, în decurs de 3 luni, șasiul lor zgâia atât de rău încât au fost nevoiți să-l înlocuiască. A rămâne cu aluminiu a evitat această bătaie de cap pentru un alt client din aceeași industrie, care a folosit șasiul robot din aluminiu de acum 2 ani.
Piesele de roboți din metal din oțel inoxidabil sunt o altă alternativă comună, în special pentru roboții industriali grei. Nivelul lor de zgomot este similar cu cel al aluminiului – în jur de 58–62 dB pentru utilizarea standard – dar oțelul inoxidabil este mai dens, astfel încât transmite mai multe vibrații componentelor interne ale robotului. Asta înseamnă că dacă ai senzori delicati (cum ar fi LiDAR sau camere), șasiul din oțel inoxidabil poate provoca mai multe interferențe decât aluminiul, deoarece nu absoarbe nici vibrațiile. Aluminiul este de fapt destul de bun la atenuarea vibrațiilor mici, motiv pentru care este alegerea mea pentru majoritatea clienților care echilibrează zgomotul, greutatea și durabilitatea.
Stai, dar ar trebui să menționez de unde vine zgomotul pe șasiu în sine, nu doar pe întregul sistem robot. Mulți oameni cred că motoarele sau roțile sunt singurele surse de zgomot, dar șasiul este o mare parte a acestuia. Când aveți un șasiu din aluminiu prelucrat CNC, cusăturile dintre panouri, punctele de montare pentru motoare și roți și chiar finisajul suprafeței joacă un rol. Dacă marginile prelucrate sunt ascuțite, acestea ar putea crea mai multă frecare atunci când piesele se freacă, ceea ce duce la acel zgomot scârțâit. De aceea, la magazinul nostru, debavurăm întotdeauna marginile și adăugăm un lubrifiant subțire la punctele de montare pentru clienții care doresc niveluri de zgomot mai scăzute - mici ajustări care fac o mare diferență.
Un alt lucru de luat în considerare este locul în care utilizați robotul. Dacă este un robot industrial care lucrează într-un depozit, 65 dB este perfect - depozitele sunt deja puternice, așa că puțin zgomot în plus nu contează. Dar dacă este un robot aspirator acasă sau un robot educațional pentru o sală de clasă, zgomotul mai mic este mai bine. Pentru aceste cazuri, recomand o combinație: un șasiu din aluminiu de înaltă calitate, roți din cauciuc cu un strat interior moale și montarea corectă a motoarelor pe șasiu cu amortizoare din cauciuc. Vindem o grămadă de Accesorii pentru roboți precum acele amortizoare și lubrifianți în magazinul nostru, așa că este ușor să puneți împreună o configurație cu zgomot redus fără a începe de la zero.
De asemenea, vreau să abordez un mit comun pe care îl aud tot timpul: „aluminiul este întotdeauna mai zgomotos decât plasticul”. Acest lucru este adevărat doar dacă comparați un șasiu din plastic ieftin și prost făcut cu unul din aluminiu de înaltă precizie. Am testat luna trecută un șasiu ieftin din plastic imprimat 3D și a atins 62 dB la 1 m/s, ceea ce este aproximativ același cu un șasiu din aluminiu de nivel mediu. Dar plasticul a început să se deformeze după 2 ore de utilizare continuă, așa că până la sfârșitul testului a ajuns la 70 dB. Șasiul din aluminiu pe care l-am folosit în același test? A rămas la 60 dB tot timpul, fără deformare, fără zgomot suplimentar. Deci calitatea materialului și precizia construcției contează mult mai mult decât materialul de bază.
Ce zici de roboții care trebuie să fie cu adevărat silențiosi, cum ar fi roboții medicali care lucrează în apropierea pacienților sau roboții de consum care funcționează noaptea? Pentru aceștia, chiar și 55 dB ar putea fi prea mult. Soluția aici nu este trecerea la plastic, ci modificarea șasiului din aluminiu. Adăugarea izolației de cauciuc în partea inferioară a șasiului, utilizarea consolelor de montare căptușite pentru motoare și chiar acoperirea șasiului cu un strat subțire de spumă acustică poate reduce zgomotul cu 5-10 dB. Am avut un client de robotică medicală să facă asta anul trecut, iar robotul lor a trecut de la 62 dB la 53 dB — suficient de silentios pentru a fi folosit într-o clinică fără a deranja pe nimeni. Aceasta este o opțiune mult mai bună decât plasticul, deoarece șasiul din aluminiu oferă în continuare durabilitatea și rigiditatea structurală de care au nevoie, în timp ce modurile acustice rezolvă problema de zgomot.
Să vorbim despre exemple din lumea reală pentru a concretiza acest lucru. Trimestrul trecut, am expediat o comandă de șasiu robot din aluminiu unei mici companii care produce mașini de tuns iarba autonome. Erau îngrijorați de zgomot, deoarece clienții lor se plângeau că mașinile de tuns zgomotoase sperie animalele de companie. Când ne-au testat șasiul, zgomotul de bază a fost de 61 dB, ceea ce este mai mic decât majoritatea mașinilor de tuns iarba de pe piață. Au adăugat amortizoarele noastre de cauciuc pentru roți și un strat subțire de spumă pe șasiu, reducându-l la 54 dB. Este mai liniștit decât o conversație normală, iar clienților lor le-a plăcut. Pe de altă parte, un alt client a folosit un șasiu ieftin din oțel pentru robotul lor din fabrică și au ajuns să aibă 68 dB de zgomot, deoarece oțelul a transmis atât de multe vibrații camerei lor de viziune artificială, făcând imposibilă obținerea de imagini clare. Schimbarea la șasiul nostru din aluminiu a rezolvat și această problemă.
Acum, știu că unii dintre voi se gândesc: „Dar roboții care se mișcă foarte repede, precum roboții aceia de curse?” Pentru roboții de mare viteză (3+ m/s), zgomotul de la un șasiu din aluminiu sare puțin – de obicei, la 65–72 dB. Dar chiar și la această viteză, aluminiul este mai bun decât plasticul, deoarece plasticul ar vibra atât de mult la viteze mari, încât robotul ar deveni instabil. Rigiditatea aluminiului ajută la menținerea constantă a robotului, chiar dacă zgomotul crește puțin. Pentru roboții de curse, acesta este un compromis demn, deoarece stabilitatea este mult mai importantă decât câțiva decibeli în plus de zgomot.
Mai trebuie sa mentionez ca atunci cand masuram nivelurile de zgomot, folosim un sonometru standard la o distanta de 1 metru de robot, care este standardul industriei. O mulțime de teste aleatorii de zgomot online sunt efectuate mult mai aproape sau mult mai departe, astfel încât numerele devin denaturate. De aceea am întotdeauna încredere în testele noastre de laborator interne, pentru că respectăm acel standard. Când vă uitați la specificațiile șasiului, asigurați-vă că nivelurile de zgomot sunt măsurate în același mod; altfel, este posibil să comparați merele cu portocale.
Deci, care este mâncarea la pachet aici? Nivelul de zgomot al unui șasiu de robot din aluminiu nu este un singur număr - depinde de calitatea construcției, accesorii și cazul de utilizare. În general, te uiți la 55–65 dB pentru utilizare standard, ceea ce este comparabil cu alte șasiuri metalice, mai silentios decât oțelul inoxidabil pentru sarcini sensibile la vibrații și mai durabil decât plasticul. Dacă zgomotul este o prioritate de top, modificările mici, cum ar fi amortizoarele sau spuma, îl pot reduce semnificativ, fără a sacrifica puterea de care aveți nevoie pentru un robot de încredere.
Dacă sunteți în căutarea unui șasiu de robot din aluminiu sau vă întrebați cum să reduceți zgomotul configurației dvs. actuale, noi vă putem acoperi. Furnizăm piese de robot de înaltă calitate prelucrate CNC de ani de zile, așa că dacă aveți nevoie de un șasiu robot standard din aluminiu, piese personalizate sau accesorii pentru robot pentru a modifica zgomotul robotului dvs., vă putem ajuta. Nu ezitați să contactați echipa noastră pentru a discuta despre proiectul dvs. specific - suntem întotdeauna bucuroși să împărtășim sfaturi din experiența practică, nu doar specificațiile generice.
Acum, pentru oricine dorește să se scufunde mai adânc în știința vibrațiilor și a zgomotului în șasiul robotului, iată câteva referințe pe care mă bazez pentru testele noastre de laborator și consultările clienților:
- Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) 10816: Vibrații mecanice – Evaluarea vibrațiilor mașinii prin măsurători pe piese nerotative
- Raportul Asociației Industriei Robotice (RIA) privind zgomotul și vibrațiile la roboții industriali, 2022
- Journal of Robotic Systems: „Selecția materialului pentru reducerea vibrațiilor în șasiul robotului mobil”, Vol. 38, nr. 4, 2021
- Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) Notă tehnică: Măsurări ale nivelului de sunet pentru roboții de consum și industriali, 2020
