Wie kann ich feststellen, ob ein Gleichstrommotor an einem Roboter ausfällt?

Nach welchen Merkmalen kann ich suchen, die verlässliche Frühwarnzeichen dafür sein könnten, dass ein Gleichstrommotor an meinem Roboter, beispielsweise ein für den Antrieb verwendeter, ausfallen könnte? Ich suche nach einer Antwort, die sich eher mit Sensoren als mit manueller Inspektion befasst, sodass eine Schaltung aufgebaut werden könnte, um vor einem möglichen Ausfall zu warnen, bevor er auftritt.

Ich habe ein paar Ideen, wie eine Erhöhung der Stromaufnahme oder eine Verringerung der Drehzahl / Spannung, aber ich möchte mich vor falschen Warnungen schützen, die durch vernünftigen Verschleiß oder einfach nur den Roboter verursacht werden, der in schwierigem Gelände zu kämpfen hat.

Natürlich wird ein solches System niemals narrensicher sein, aber gibt es Punkte, auf die ich achten kann?

Aus Sicht des Steuerungssystems sind zwei wichtige Dinge zu beachten. Der erste ist der quadratische Mittelwert des angewendeten Drehmoments und der zweite ist der folgende Fehler bei Bewegungen.

Root Mean Square (RMS) Drehmoment

Wenn sich die Motoren mit der Zeit verschlechtern, muss bei gleicher Beschleunigung mehr Drehmoment aufgebracht werden. Wenn Sie also Ihren PID-Regelkreis für einen neuen verlustarmen Motor eingestellt haben und die Verluste zunehmen, gerät der Motor aus der Stimmung . Irgendwann wird der Motor so stark abgenutzt, dass Sie die PID-Parameter nicht mehr so ​​einstellen können, dass Sie die Leistung erhalten, die Sie benötigen. Zuvor haben Sie möglicherweise bereits eine Drehmomentbegrenzung in Ihrem Motion Controller ausgelöst (z. B. dürfen nicht mehr als eine bestimmte Anzahl von ms zu 100% eingedreht werden).

Das Problem, wenn man nur das Drehmoment betrachtet, ist, dass es schwierig sein kann, den Überblick zu behalten. Ein Blick auf den Maximalwert sagt nichts aus, da in vielen Situationen kurzfristig ein Drehmoment von 100% auftreten kann, insbesondere bei einem aggressiv eingestellten PID-Regler.

Da es sich ständig ändert, kann die Einrichtung der Überwachung leicht zu nachgiebig sein (was zu falsch negativen Ergebnissen führt ) oder zu streng (was zu falsch positiven Ergebnissen führt ). Aus diesem Grund möchten Sie wahrscheinlich näher an einem Effektivwert des Drehmoments sein, den Sie über einen langen Zeitraum überwachen und die Trends betrachten.

In einer temperaturgesteuerten Umgebung ist die Motortemperatur (wie von Benutzer 65 vorgeschlagen ) eine ziemlich gute Annäherung an den RMS-Stromverbrauch über eine lange Zeitkonstante. Wenn die Umgebungstemperatur jedoch nicht geregelt wird, ist dies schwieriger, da unterschiedliche absolute Temperaturen wahrscheinlich unterschiedliche Schwellenwerte für die Temperatur erfordern, die bei abgenutzten Motoren über der Umgebungstemperatur liegt.

Schleppfehler

Ein weiteres Werkzeug, um nach fehlerhaften Motoren zu suchen, ist der maximale Schleppfehler während einer Bewegung. Dies ist der maximale Unterschied zwischen der Position des Motors und der Position, an der er sich zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Bewegung befand. Dies ist ein einzelner Wert für die gesamte Bewegung und wird von vielen Motion Controllern für den eigenen Gebrauch aufgezeichnet. In der Tat haben viele weiche Grenzen für maximale Schleppfehler und Fehler, wenn Sie diese überschreiten.

Auch hier kann das Auslösen eines maximalen Schleppfehlers nur ein Hinweis darauf sein, dass Sie nur Ihren PID-Regelkreis neu einstellen müssen. Die Häufigkeit, mit der Sie Ihren PID neu einstellen müssen, und die Schwierigkeit, die Sie beim Erreichen der gewünschten Leistung haben, können jedoch wertvolle Hilfsmittel sein, um zu bestimmen, wann Ein Motor hat das Ende seines Lebens erreicht.

Die Temperatur ist eine sehr einfach zu messende Zahl und eine gute Summe aller anderen Faktoren, da ein schwächender Motor härter angetrieben wird.

Im Allgemeinen ist ein Motor, der kurz vor dem Ausfall steht, deutlich heißer als die übrigen Motoren.