ロボット工学で使用される電池の種類-はじめにと応用

RobotまたはRobotaはチェコ語で、奴隷に仕えるのに役立つ機械的なアイテムを指します。今日、人間はこれらの機械装置を使用して特定のタスクを実行しています。ソフトウェアベースのインテリジェンスを備えているため、これらの物理的なタスクを実行できます。それらの機能のいくつかは、センシングと意思決定です。

ロボット車両は、物理的なタスクを実行しながら動き回るロボット設計の一例です。動いているときは動力とモーターが必要です。ただし、3つのコンポーネントは相互接続されているため、デバイス、モーター、バッテリーの重量のバランスが必要です。したがって、それらのバランスをとるときは、実験と数学を適用する必要があります。そのため、モーターと負荷に適したバッテリーを選択する必要があります。

ロボットに最適な電池の種類は何ですか？

以下は、ロボットプロジェクトで利用できるさまざまなタイプのバッテリー技術です。

アルカリ電池

これらは、1.5Vおよび9V定格の使用およびスローバッテリーです。 1.5Vにはさまざまな種類があります。 AA-1000 mAh、AAA-1000 mAh、C-2000-2500mAh、およびD 2000mAh、9Vバッテリーの範囲は50-500mAhです。アルカリ電池は低価格で手軽に入手できますが、耐久性がなく、すぐに放電します。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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SLA /鉛蓄電池

これらのバッテリーはより安価で、大容量のエネルギー要件に適用できます。それらはメンテナンスを必要とせず、充電と放電の数サイクルを受けることができます。さらに、これらのバッテリーは充電が簡単で、大電流を出力でき、低コストで広く入手できます。携帯電話には重いため、ホビーロボットには適していません。

ニッケル水素電池（Ni-MH）

これらは、定格電圧が1.2Vで、600mAh〜3300mAhの広い範囲の充電式バッテリーです。それらは高価で耐久性があり、現在の容量は高いです。

リチウムポリマー電池（Li-Po）

それらはほとんどのロボットアプリケーションで一般的です。それらは軽量で、比較的良好な容量と高い放電率を持っています。ただし、これらのバッテリーの増分電圧定格は3.7Vです。

リチウムイオン電池（Li-Ion）

これらのセルは充電式で、カメラで使用されているものと似ています。定格は3.7Vです。バッテリーは大容量で、すぐに利用でき、軽量です。

ロボット工学で使用されるバッテリーをどのように選択しますか？

バッテリーは、ロボットデバイスのモーターを動かすために使用されます。したがって、適切な仕様のバッテリーを選択する必要があります。モーターに電力を供給するために使用できるバッテリーにはいくつかの種類があります。これらは、Li-Ion、Li-Poly、およびNiMHです。ロボット用バッテリーを選択する際の仕様は以下のとおりです。

容量定格：バッテリーが供給できる電力量です。ロボットで使用されるバッテリーの平均電流は2Aで、最小作業時間は15分である必要があります。したがって、必要な容量は500mAhです。

重量：バッテリーは150gのように軽いはずです。

サイズ：サイズを小さくする必要があります。

最大放電電流：このデバイスには5Aで十分です。

公称電圧：ロボットモーターの公称電圧は6Vであり、電子回路には安定化された5V電源が必要です。そのため、7Vが絶対最小値です。

その他：バッテリーは急速充電の可能性があるはずです。

ロボットの種類とそれに適したバッテリー

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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ロボットにはさまざまな種類があり、パワーに対する欲求も同じではありません。それらには以下が含まれます。

ミニ相撲ロボット：相撲競技に参加し、重さ500g、ブラシレスまたは2つのDCモーター、およびその他の可動部品を使用して対戦相手を活用します。競争は短いですが、デバイスは15分以上動作し続けます。

これらの仕様に適合するバッテリーの例は、Li-Po Hyperion G5 50C 2S 850mAhです。体積と重量が最小で、最高のパフォーマンスを提供します。ただし、電圧は低くなります。

最小電圧は6V、公称電圧は7.4V（セルあたり3.7V）、最大放電電流は21A、容量は850mAhです。さらに、バッテリーの寸法は75x27xa4 mm、重さは48g、体積は28.4 ccm、小売価格は10ドルです。

Quadrocopter：これは軽量の飛行ロボットです。 45X45 cmのドローンは、4つのBLDCモーターを使用し、無線トランシーバーと小さな電子回路を備えています。そのため、ロボットには短時間でより多くのエネルギーを供給する電源が必要です。

Li-Poly turnigyグラフェンは、最大放電電流マージンが高いため、最良のオプションです。

小さなAGV

これは、カメラ、シングルボードコンピューター、およびボード上のいくつかのセンサーを備えた無人搬送車です。車両には4つの車輪があり、そのうちの2つはDCモーターで駆動されます。この装置は、いくつかの建物の部屋の形状を低速でスキャンまたは検査するために使用されます。

このデバイスに適したバッテリーの選択肢は、エネルギー要件が高いため、Li-Ion3S2Pバッテリーパックです。

ロボット工学で使用されるバッテリーをどのように適切に使用しますか？

バッテリーは、ロボットとコントローラーで使用され、電源が切られたときにデバイスに保存されているデータを維持します。ロボットアームとコントローラーに保存されるデータは異なりますが、同様に重要です。ロボットのデータは、すべての軸のガジェットのエンコーダパルス値を維持し、その位置データを制御します。

したがって、ロボットアームのバッテリーが故障した場合は、ロボットをリマスターする必要があります。したがって、ロボットは、バッテリーが充電されて機能することを保証するために、毎年交換する必要があります。

一方、ロボットコントローラでは、機器に電力が供給されていない場合でも内部メモリをサポートするためにバッテリーが使用されます。バッテリーは、プログラムのIO構成、システム変数、インストールされたソフトウェアなどを維持します。バッテリーは、何時間ものダウンタイムとデータの損失に失敗します。

したがって、予防保守の一環として、毎年のバッテリー交換とコントローラー内のデータの定期的なバックアップを行う必要があります。モデルとメーカーに基づいて、ロボットシステムのバッテリーを選択してください。ブランド固有のコネクタを備えた専用リチウム電池を探してください。

さらに、すべてのロボットには、このデバイスで使用する適切なバッテリーを確認するメンテナンスマニュアルがあります。したがって、バッテリーの交換方法の詳細については、マニュアルを参照する必要があります。これらのバッテリーがどこにあるか、そしてどのように交換を完了することができるかを知ることは重要です。