로봇 공학

로봇 공학

로봇 공학은 기계 공학, 전자 공학, 정보 공학, 컴퓨터 과학 등을 포함하는 공학 및 과학의 학제 간 분야입니다. 로봇 공학은 로봇의 제어, 감각 피드백 및 정보 처리를위한 컴퓨터 시스템뿐만 아니라 로봇의 설계, 구성, 작동 및 사용을 다룹니다.


이러한 기술은 인간을 대체하고 인간 행동을 복제 할 수있는 기계를 개발하는 데 사용됩니다. 로봇은 다양한 상황과 다양한 목적으로 사용될 수 있지만 오늘날에는 위험한 환경 (폭탄 탐지 및 비활성화 포함), 제조 공정 또는 인간이 생존 할 수없는 곳 (예 : 우주, 수중, 고열, 유해 물질 및 방사선의 정화 및 봉쇄). 로봇은 어떤 형태로든 취할 수 있지만 일부는 외모가 인간과 비슷하게 만들어졌습니다. 이것은 일반적으로 사람들이 수행하는 특정 복제 행동에서 로봇을 수용하는 데 도움이된다고합니다. 이러한 로봇은 걷기, 들기, 말하기, 인식 또는 기타 인간 활동을 복제하려고 시도합니다. 오늘날의 많은 로봇은 자연에서 영감을 받아 생물에서 영감을받은 로봇 공학 분야에 기여하고 있습니다.


자율적으로 작동 할 수있는 기계를 만드는 개념은 고전 시대로 거슬러 올라가지 만, 로봇의 기능과 잠재적 사용에 대한 연구는 20 세기까지 크게 성장하지 않았습니다. 역사를 통틀어 다양한 학자, 발명가, 엔지니어 및 기술자는 로봇이 언젠가 인간의 행동을 모방하고 인간과 같은 방식으로 작업을 관리 할 수있을 것이라고 자주 가정 해 왔습니다. 오늘날 로봇 공학은 기술 발전이 계속됨에 따라 빠르게 성장하는 분야입니다. 새로운 로봇을 연구, 설계 및 제작하는 것은 국내, 상업적 또는 군사적으로 다양한 실용적 목적에 사용됩니다. 많은 로봇은 폭탄 해체, 불안정한 폐허에서 생존자 찾기, 광산 및 난파선 탐험과 같이 사람에게 위험한 작업을 수행하도록 제작되었습니다. 로봇 공학은 STEM (과학, 기술, 엔지니어링,

인체에 주입 할 수있는 미세 로봇 인 나노 로봇의 출현은 의학과 인체 건강에 혁명을 일으킬 수 있습니다.


로봇 공학은 로봇의 개념, 설계, 제조 및 작동을 포함하는 엔지니어링 분야입니다. 이 분야는 전자, 컴퓨터 과학, 인공 지능, 메카트로닉스, 나노 기술 및 생명 공학과 겹칩니다.



로봇 공학 및 자동화 베어링

로봇 공학 및 자동화의 사용은 기업이 비용을 절감하고 생산을 늘리며 더 큰 효율성과 경쟁력을 제공 할 수있는 능력의 완전한 잠재력을 실현하고 있기 때문에 산업 전반, 특히 제조 분야에서 점점 더 널리 사용되고 있습니다.


일반적인 산업용 로봇 응용 분야에는 용접, 도장, 조립, 제품 검사 및 테스트가 포함됩니다. 기술이 발전함에 따라 자동화는 의료 및 기타 첨단 기술 분야에서보다 민감한 응용 분야가 보편화됨에 따라 내구성, 속도 및 정밀도가 기하 급수적으로 향상됨을 보여주었습니다.


두 개 이상의 축에서 고도로 안무되고 프로그래밍 된 동작으로 베어링은이 기술의 동작 제어 측면에서 중요한 역할을합니다. 고정밀 베어링의 사용은 이러한 응용 분야를 설계하고 유지 관리해야하는 사람들에게 필수적인 고려 사항입니다. 베어링 수명과 성능은 올바른 유형, 재질 및 윤활을 지정해야합니다.


소형에서 초대형에 이르는 크기의 단일 열 깊은 홈 볼 베어링은 일반적으로 대부분의 로봇 및 자동화 응용 분야에 적합한 베어링 선택입니다. 얇은 섹션 베어링은 낮은 질량, 공간 절약형 구조 및 고속 기능으로 인해 종종 로봇 암 조인트로 설계됩니다.


롤러 베어링은 일반적으로 고강도 요구 사항에 대한 첫 번째 선택입니다. 선회 링은 주 회전 및 관련 리프트 장비에 대한 일반적인 선택입니다. 하이브리드 (스테인레스 스틸 링이있는 세라믹 볼) 및 풀 세라믹 베어링은 진공 또는 기타 열악한 환경에서 작동하기위한 탁월한 대안입니다.


The hazardous environments to which robotic applications are often subjected demand proper contamination protection in order to prevent debris of all types, shapes and sizes from entering the bearing and causing irreparable damage or premature failure.


There are many bearing closure types available, each with their own set of advantages. Regardless of the style, closures extend bearing life by preventing contaminants from reaching critical surfaces inside the bearing and help retain lubricant in the bearing.


Metallic shields make no direct contact with the inner ring, which minimizes rotational torque and helps maximize operating speed. Molded rubber seals (typically made from trusted Buna-N material) make contact with the inner ring, which provides better protection in more contaminated environments compared to metal shields, but would also increase startup and running torque due to seal resistance.


Seals might also decrease maximum rotational speed against desired rpm level, which must be taken into consideration. Depending on the bearing type, combination style seals/shields may be available for extra protection.


With excellent resistance against exposure to certain chemicals, glass reinforced PTFE seals may be a preferred choice, as it also allows higher running speed and less torque resistance compared to rubber seals.


The operating environment, applied load and intended motion profile may also influence the selected bearing material. For harsh or corrosive environments, typical in medical, food service and chemical processing applications, 440C stainless steel is often specified for the rings and balls instead of standard hard chrome steel material.


Proper bearing lubrication is another important consideration in optimizing performance and extending the life of the bearing. For example, in food and beverage processing environments, strict regulatory guidelines often dictate the use of H1 food-grade lubricants – which typically have synthetic, hydrocarbon base oils with urea, polyurea or aluminum complex thickeners – due to the possibility of incidental contact.


The critical functions of the lubricant is to minimize frictional resistance and wear of the moving parts, which are (in the case of bearings) the balls or rollers and the ring raceways. A lubricant that is designed for specific operating conditions will provide a proper load-bearing, wear protective film. The ideal condition maintains separation of these frictional surfaces by this film. Moreover, the lubricant will allow for heat dissipation and overall bearing thermal stability. The proper lubricant selection will avoid rapid deterioration over time as well as offer protection against corrosion, moisture and contaminant ingress.


Bearing optimisation for robotic applications


The idea of personal robots assisting with the housework seems great, but we’re a long way away from the technology being effective and affordable enough to see uptake on a large scale. The precision and accuracy required for ‘consumer’ robots to become a reality is becoming increasingly possible thanks to research and development conducted in industrial automation, particularly in the last decade.



From production and packaging to surgical environments, robots are performing increasingly complex tasks, faster and with more precision than ever before. In operating theatres, for example, robots can perform complex surgeries with such repeatable accuracy that associated risk to the patient has dramatically fallen, while recovery time has increased.


Our relationship with industrial robots is also changing. On the factory floor, collaborative robots are breaking out of the cages that have traditionally confined them, to work in the open alongside people.


These developments have been made possible by advancements in motor, actuator and sensor technology as well as the all-important bearing. Hybrid chrome and steel bearings, ceramic bearings and slewing bearings are all common in robotic applications, but thin section bearings also have a key role to play, but these can be overlooked by engineers.


Low space requirement


Thin section bearings deliver higher speeds, improve efficiency, offer higher levels of design flexibility as well as reduce friction. And, because there is very little difference in size between the internal and external ring, they also reduce the weight and bulk of an application, making them an ideal choice for robotics, where both footprint and weight are premium items.


However, because they are so thin, particular attention should be paid to the roundness of the ring itself. If you take a thin section bearing without any lubricant and spin the inner ring, a light squeeze of the outer ring will stop the bearing in its tracks, thanks to the flex in the device.


As a result, the manufacturing process must be extremely precise to ensure the highest possible degree of roundness in both rings, as well as good noise levels in the bearing itself. This will normally call for fine grinding and machining, complimented by a very high level of quality in both the process and the raw materials. If the rings are not perfectly formed, even a minute discrepancy will stop the bearing running smoothly, producing excess noise.


These thin-section ball bearings can be supplied open, shielded or sealed in SAE52100 chrome steel or 440 grade stainless steel and are designed to withstand some radial loads as well as moderate thrust loads in both directions. Some of the smaller thin-section bearing sizes are also available with a fibreglass reinforced nylon high speed synthetic retainer.


Thin section lubrication


You should choose a low torque, free turning and low noise grease for a thin-section bearing, as an overly stiff grease won’t deliver the best results and could increase bearing torque to unacceptable levels.


A grease with a temperature range of -40 to 150°C would be most suitable as this reflects the variety of applications in which a robot is most likely to be used, from refrigeration to locations near a furnace. It’s also important to select a food grade grease if the robot is going to be used in food or beverage production or packaging.


The right grease choice will result in a free running bearing, which in turn will reduce the power consumption of the machine itself, as well as the long-term maintenance costs. It is also one of the factors that can contribute to the overall speed of the robot arm.


따라서 휴머노이드 로봇은 우리 집을 청소하지 않을 수 있지만 산업에 미치는 영향은 계속해서 빠르게 증가 할 것으로 보입니다.