سلام به همه، اگر تا به حال یک ربات ساخته یا برنامه ریزی کرده اید، می دانید که سر و صدا می تواند یک دردسر کلی باشد - چه در حال آزمایش یک نمونه اولیه در گاراژ خود باشید، چه در حال اجرای یک راه اندازی صنعتی کوچک یا حتی استفاده از یک ربات مصرف کننده در خانه. هفته گذشته، من یک DM از یک دانشجوی روباتیک دریافت کردم که در حال عیب یابی ربات متحرکی بود که آنها با یک شاسی پلاستیکی ساخته بودند، و آنها مدام با صدای جیر جیرهای عجیب و غریب برخورد می کردند که ثبت داده های حسگر را دشوار می کرد. این گفتگو مرا به این فکر انداخت: من یک تامین کننده شاسی ربات آلومینیومی هستم و همیشه در مورد سطوح نویز در مقابل مواد دیگر از من سوال می شود. امروز من دقیقاً می نویسم که چقدر می توانید از یک شاسی ربات آلومینیومی انتظار داشته باشید، چرا این اتفاق می افتد، و اینکه چگونه با سایر قطعات رایج روبات مقایسه می شود. بدون اصطلاحات خفه کننده، فقط اطلاعات واقعی و عملی از کسی که هر روز با این قطعات کار می کند.
اول از همه، اجازه دهید یک چیز را واضح بگوییم: "نویز" در اینجا فقط صدای بوق بلند تلفن شما نیست. برای روبات‌ها، نویز هم به صدای قابل شنیدن (چیزهایی که می‌شنوید) و هم به ارتعاش مکانیکی (زمزمه یا جغجغه‌ای که ممکن است از طریق میز کار یا زمین احساس کنید) اشاره دارد که هر دو بسیار مهم هستند. سر و صدای شنیداری می تواند برای استفاده در داخل خانه آزاردهنده باشد و لرزش می تواند کالیبراسیون سنسور را از بین ببرد، چرخ دنده ها را سریعتر فرسوده کند و حتی در طول زمان باعث مشکلات ساختاری شود. زمانی که من با مشتریان کار می کنم، خواه آنها علاقه مند باشند یا تیم های تولیدی کوچک، همیشه در مورد انتخاب مواد صحبت می کنیم زیرا این یکی از بزرگترین محرک های سر و صدا است.
بیایید با سوال اصلی شروع کنیم: سطح سر و صدای یک شاسی ربات آلومینیومی چقدر است؟ من صدها مورد از این موارد را در طول سال‌ها آزمایش کرده‌ام، هم در آزمایشگاه داخلی خود و هم در موارد استفاده در دنیای واقعی. بیشتر شاسی‌های آلومینیومی با ماشین CNC ساخته می‌شوند، درست است؟ و من می دانم که برخی از شما ممکن است با قطعات بازوی ربات ماشین CNC آشنا باشید، زیرا آنها از همان برش دقیق ما برای شاسی استفاده می کنند. برای یک شاسی استاندارد ربات متحرک (محرک 6 چرخ یا دیفرانسیل را در نظر بگیرید، رایج ترین آن برای ربات های کوچک تا متوسط)، صدای قابل شنیدن هنگام حرکت با سرعت معمولی (مثلاً 1 تا 2 متر در ثانیه) معمولاً بین 55 تا 65 دسی بل (dB) است. برای مرجع، این تقریباً مشابه یک مکالمه معمولی یا صدای ماشین ظرفشویی است که به اندازه کافی بلند است که متوجه شوید، اما نه آنقدر بلند که در یک فضای کوچک بسیار زیاد باشد.
اما صبر کنید، این عدد مشخص نیست. عوامل زیادی آن را تغییر می دهد. اگر شاسی شما برای موتورهای شما بیش از حد سنگین است، اصطکاک بیشتری بین چرخ ها و قاب شاسی خواهید داشت که صدای خش خش یا خراش را اضافه می کند که می تواند آن را تا 70 دسی بل یا بیشتر برساند. اگر پیچ‌ها را به‌درستی سفت نکنید، پانل‌های آلومینیومی منفرد ممکن است به صدا درآیند و صدای بلندی را اضافه کنند که قطعاً نمی‌خواهید. حتی چرخ‌ها هم مهم هستند - چرخ‌های لاستیکی روی بتن صاف در مقابل چرخ‌های پلاستیکی روی آسفالت ناهموار، صدای کلی را تغییر می‌دهند، اما خود شاسی بخش بزرگی از سطح پایه است.
حالا بیایید آن را با گزینه های دیگر مقایسه کنیم، زیرا اینجاست که همه چیز جالب می شود. اغلب از من می پرسند که چرا فقط از پوسته های ربات پلاستیکی یا قطعات فولادی ضد زنگ استفاده نمی کنیم؟ بیایید آن ها را بشکنیم. شاسی های پلاستیکی بسیار سبک تر هستند، درست است؟ بنابراین سطح نویز پایه آنها کمتر است - معمولاً 50 تا 55 دسی بل، که ساکت تر از آلومینیوم است. اما نکته اینجاست: پلاستیک انعطاف پذیرتر است، بنابراین لرزش بیشتری دارد، به خصوص در سرعت های بالاتر. این ارتعاش در واقع می‌تواند داده‌های حسگر را دقیق‌تر کند، و با گذشت زمان، شاسی پلاستیکی ممکن است ترک‌های کوچکی ایجاد کند که در حین حرکت ربات صدای جدیدی ایجاد می‌کند. من سال گذشته مشتری داشتم که از آلومینیوم به یک شاسی پلاستیکی برای یک ربات تحویل کوچک تبدیل شد و در عرض 3 ماه، شاسی آنها به قدری بد می‌شد که مجبور شدند آن را تعویض کنند. چسبیدن به آلومینیوم از این دردسر برای مشتری دیگری در همان صنعت که اکنون 2 سال است از شاسی ربات آلومینیومی ما استفاده می کند، جلوگیری کرد.
قطعات ربات فلزی از جنس استنلس استیل یکی دیگر از جایگزین های رایج، به ویژه برای ربات های صنعتی سنگین است. سطح سر و صدای آنها شبیه آلومینیوم است - حدود 58 تا 62 دسی بل برای استفاده استاندارد - اما فولاد ضد زنگ چگال‌تر است، بنابراین لرزش بیشتری را به اجزای داخلی ربات منتقل می‌کند. این بدان معناست که اگر سنسورهای ظریفی (مانند LiDAR یا دوربین‌ها) دارید، شاسی فولاد ضد زنگ می‌تواند تداخل بیشتری نسبت به آلومینیوم ایجاد کند، زیرا لرزش را نیز جذب نمی‌کند. آلومینیوم در واقع در میرایی ارتعاشات کوچک بسیار خوب است، به همین دلیل است که برای اکثر مشتریانی که سر و صدا، وزن و دوام را متعادل می کند، مورد توجه من است.
صبر کنید، اما باید اشاره کنم که سر و صدا از کجا روی خود شاسی می آید، نه فقط کل سیستم ربات. بسیاری از مردم فکر می کنند موتورها یا چرخ ها تنها منبع صدا هستند، اما شاسی بخش بزرگی از آن است. هنگامی که شما یک شاسی آلومینیومی با ماشین CNC دارید، درزهای بین پانل ها، نقاط نصب موتورها و چرخ ها و حتی پوشش سطح همگی نقش دارند. اگر لبه‌های ماشینکاری شده تیز باشند، ممکن است هنگام ساییده شدن قطعات اصطکاک بیشتری ایجاد کنند که منجر به آن صدای جیر جیر می‌شود. به همین دلیل است که در مغازه ما همیشه لبه‌ها را جدا می‌کنیم و برای مشتریانی که سطح سر و صدای کمتری می‌خواهند، یک روان‌کننده نازک به نقاط نصب اضافه می‌کنیم—ترفندهای کوچکی که تفاوت بزرگی ایجاد می‌کنند.
نکته دیگری که باید در نظر بگیرید این است که در کجا از ربات استفاده می کنید. اگر این یک ربات صنعتی است که در یک انبار کار می کند، 65 دسی بل کاملاً خوب است - انبارها از قبل بلند هستند، بنابراین کمی صدای اضافی مهم نیست. اما اگر ربات جاروبرقی خانگی یا ربات آموزشی برای کلاس درس باشد، صدای کمتری بهتر است. برای آن موارد، من ترکیبی را توصیه می کنم: یک شاسی آلومینیومی با کیفیت بالا، چرخ های لاستیکی با لایه داخلی نرم، و نصب مناسب موتورها به شاسی با دمپرهای لاستیکی. ما مجموعه‌ای از لوازم جانبی ربات مانند آن دمپرها و روان‌کننده‌ها را در فروشگاه خود می‌فروشیم، بنابراین به راحتی می‌توان یک راه‌اندازی کم‌صدا را بدون شروع از ابتدا جمع کرد.
من همچنین می‌خواهم به یک افسانه رایج که همیشه می‌شنوم بپردازم: "آلومینیوم همیشه پر سر و صداتر از پلاستیک است." این تنها زمانی درست است که یک شاسی پلاستیکی ارزان و ضعیف را با یک شاسی آلومینیومی با دقت بالا مقایسه کنید. من ماه گذشته یک شاسی پلاستیکی ارزان قیمت با چاپ سه بعدی را آزمایش کردم و با سرعت 1 متر بر ثانیه به 62 دسی بل رسید که تقریباً مشابه یک شاسی آلومینیومی سطح متوسط است. اما پلاستیک پس از 2 ساعت استفاده مداوم شروع به تاب برداشتن کرد، بنابراین در پایان آزمایش، به 70 دسی بل رسید. شاسی آلومینیومی که در همان تست استفاده کردم؟ در تمام مدت در 60 دسی بل باقی ماند، بدون تاب خوردگی، بدون صدای اضافی. بنابراین کیفیت مواد و دقت ساخت بسیار بیشتر از مواد پایه مهم است.
در مورد روبات‌هایی که باید واقعاً ساکت باشند چه می‌توان گفت - مانند ربات‌های پزشکی که در نزدیکی بیماران کار می‌کنند، یا ربات‌های مصرف‌کننده که در شب کار می‌کنند؟ برای آن ها، حتی 55 دسی بل ممکن است خیلی زیاد باشد. راه حل در اینجا تغییر به پلاستیک نیست، تغییر شاسی آلومینیومی است. افزودن عایق لاستیکی به پایین شاسی، استفاده از براکت‌های نصب پددار برای موتورها، و حتی پوشاندن شاسی با یک لایه فوم آکوستیک نازک می‌تواند صدا را 5 تا 10 دسی بل کاهش دهد. سال گذشته یک مشتری رباتیک پزشکی این کار را انجام داد، و ربات آنها از 62 دسی بل به 53 دسی بل رسید - به اندازه ای آرام که بتوان در یک کلینیک بدون مزاحمت برای کسی استفاده کرد. این گزینه بسیار بهتر از پلاستیک است، زیرا شاسی آلومینیومی همچنان دوام و استحکام ساختاری مورد نیاز آنها را فراهم می کند، در حالی که مدهای آکوستیک مشکل نویز را برطرف می کنند.
بیایید در مورد نمونه های واقعی برای ساختن این موضوع صحبت کنیم. سه ماهه گذشته، سفارشی از شاسی ربات آلومینیومی را به یک استارتاپ کوچک ارسال کردیم که ماشین های چمن زنی مستقل تولید می کند. آنها نگران سر و صدا بودند زیرا مشتریانشان از ماشین های چمن زنی با صدای بلند که حیوانات خانگی را می ترساند شکایت داشتند. وقتی شاسی ما را آزمایش کردند، صدای پایه 61 دسی بل بود که کمتر از بیشتر ماشین های چمن زنی موجود در بازار است. آنها دمپرهای چرخ لاستیکی و یک لایه فوم نازک را به شاسی اضافه کردند و آن را به 54 دسی بل رساندند. این ساکت تر از یک مکالمه معمولی است و مشتریان آن را دوست داشتند. از طرف دیگر، مشتری دیگری از یک شاسی فولادی ارزان قیمت برای ربات کارخانه خود استفاده کرد و در نهایت با 68 دسی بل نویز مواجه شد، زیرا فولاد لرزش بسیار زیادی را به دوربین بینایی ماشین آنها منتقل می کرد و گرفتن تصاویر واضح را غیرممکن می کرد. تعویض با شاسی آلومینیومی ما این مشکل را نیز برطرف کرد.
اکنون، می دانم که برخی از شما به این فکر می کنید: "در مورد ربات هایی که واقعاً سریع حرکت می کنند، مانند آن ربات های مسابقه ای، چطور؟" برای ربات‌های پرسرعت (3+ متر بر ثانیه)، صدای یک شاسی آلومینیومی کمی افزایش می‌یابد - معمولاً به 65 تا 72 دسی‌بل. اما حتی با این سرعت، آلومینیوم بهتر از پلاستیک است، زیرا پلاستیک در سرعت های بالا به قدری می لرزد که ربات ناپایدار می شود. سفتی آلومینیوم به ثابت نگه داشتن ربات کمک می کند، حتی اگر نویز کمی افزایش یابد. برای ربات‌های مسابقه‌ای، این یک معامله ارزشمند است، زیرا ثبات بسیار مهم‌تر از چند دسی‌بل نویز اضافی است.
همچنین باید اشاره کنم که وقتی سطح نویز را اندازه گیری می کنیم، از یک صدا سنج استاندارد در فاصله 1 متری ربات استفاده می کنیم که استاندارد صنعتی است. بسیاری از آزمایش‌های تصادفی نویز آنلاین بسیار نزدیک‌تر یا دورتر انجام می‌شوند، بنابراین اعداد کج می‌شوند. به همین دلیل است که من همیشه به تست های آزمایشگاهی داخلی خود اعتماد دارم، زیرا ما از این استاندارد پیروی می کنیم. وقتی به مشخصات شاسی نگاه می‌کنید، مطمئن شوید که سطح سر و صدا به همین صورت اندازه‌گیری می‌شود – در غیر این صورت، ممکن است سیب‌ها را با پرتقال مقایسه کنید.
بنابراین، غذای آماده در اینجا چیست؟ سطح نویز یک شاسی ربات آلومینیومی یک عدد نیست - به کیفیت ساخت، لوازم جانبی و موارد استفاده بستگی دارد. به طور کلی، شما 55 تا 65 دسی بل را برای استفاده استاندارد در نظر می گیرید، که با سایر شاسی های فلزی قابل مقایسه است، برای کارهای حساس به لرزش، ساکت تر از فولاد ضد زنگ و بادوام تر از پلاستیک است. اگر سر و صدا اولویت اصلی است، تغییرات کوچکی مانند دمپر یا فوم می تواند آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، بدون اینکه قدرت مورد نیاز یک ربات قابل اعتماد را از بین ببرد.
اگر به دنبال یک شاسی ربات آلومینیومی هستید، یا نمی‌دانید که چگونه صدای تنظیمات فعلی خود را کاهش دهید، ما شما را تحت پوشش قرار داده‌ایم. ما سال‌هاست که قطعات ربات با ماشینکاری CNC را با کیفیت بالا عرضه می‌کنیم، بنابراین چه به یک شاسی ربات آلومینیومی استاندارد، قطعات سفارشی یا لوازم جانبی ربات برای تنظیم صدای ربات خود نیاز داشته باشید، ما می‌توانیم کمک کنیم. از تماس با تیم ما برای گپ زدن در مورد پروژه خاص خود دریغ نکنید - ما همیشه خوشحالیم که توصیه هایی را از تجربه عملی و نه فقط مشخصات عمومی به اشتراک می گذاریم.
اکنون، برای هر کسی که می‌خواهد عمیق‌تر در علم ارتعاش و نویز در شاسی ربات غواصی کند، در اینجا چند مرجع برای آزمایش‌های آزمایشگاهی و مشاوره‌های مشتری به آنها تکیه می‌کنم:
- سازمان بین المللی استاندارد (ISO) 10816: ارتعاش مکانیکی - ارزیابی ارتعاش ماشین با اندازه گیری قطعات غیر چرخان
- گزارش انجمن صنعت رباتیک (RIA) در مورد نویز و ارتعاش در ربات‌های صنعتی، 2022
- مجله سیستم های رباتیک: "انتخاب مواد برای کاهش ارتعاش در شاسی ربات متحرک"، جلد. 38، شماره 4، 2021
- مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) یادداشت فنی: اندازه‌گیری سطح صدا برای ربات‌های مصرف‌کننده و صنعتی، 2020
