РОБОТОТЕХНИКА

ШУМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В некоторых областях применения электрических двигателей основная проблема связана с производимым ими шумом. Достиг­нутый уровень шумов некоторых электрических бытовых при­боров, применяемых в домашнем хозяйстве, таких, как стираль­ные машины или пылесосы, в настоящее время принимается безоговорочно, даже если это жужжание, но шум при работе под­вижного робота может быть более нежелательным с психологи­ческой точки зрения. Тем не менее во многих областях применения роботов уровень шума будет совершенно безразличен.

При использовании электродвигателей в протезных устрой­ствах можно ограничить уровень шума за счет использования че­редующейся стальной и пластмассовой геликоидальной зубчатой передачи, дающей приемлемую точность. Остаточный шум дви­гателя уничтожается путем крепления его в эластичных рези­новых опорах, что уменьшает передачу вибраций к других частям конструкции. Кроме того, все устройство помещается в практи­чески герметический корпус, что способствует уменьшению венти­ляционного шума [15І.

У некоторых малых двигателей оказалось возможным умень­шить шум от щеток и контактов за счет покрытия части двигателя оболочкой из пенистого пластика. Благодаря этому уменьшается также попадание грязи и пыли в двигатель, если он не полностью герметизирован. Для увеличения продолжительности срока служ­бы двигателя в нем используются бронзовые подшипники, на­полненные жидкой смазкой.

Такого рода двигатели обычно применяются в бытовых про­игрывателях, работающих на батареях, поэтому в процессе из­готовления они проходят испытания на уровень шума в звуконе­проницаемой камере, в которой размещены микрофоны.

Для тех областей применения, где уровень шума очень ва­жен, а общая масса робота не имеет решающего значения, на­пример в роботах для больницы или библиотеки, можно исполь­зовать недавно разработанное акустическое покрытие. Оно фор­мируется из гибкого пенопласта толщиной около 5 см, покрытого изнутри слоем легкой фибергласовой «кожи» из стекловолокна на основе сырого каучука, которой придается форма, соответ­ствующая покрываемой поверхности. Пластиковая пена снаружи покрыта внешней оболочкой из свинцового листа с поверхностной плотностью 25 кг/м2, который, в свою очередь, помещен между слоями стекловолокна.

Это сочетание материалов с низкой резонансной частотой образует комбинацию эластичность—масса, которая является фильтром для вибраций. Покрытие успешно используется в ди­зельных двигателях, поскольку может выдерживать температуру до 120° С. На частоте 1 кГц достигается ослабление звука до 25—30 дБ.

Важно отметить, что шум, производимый роботом, может создавать помехи не только людям и чувствительным приборам, находящимся в окружающей его среде, но также и работе самого робота. В некоторых случаях роботу, имеющему «уши», будет необходимо обеспечить типичный для животных эффект «замира­ния» для предотвращения маскирования внешних звуков шумом от движения самого робота. Однако в шумной окружающей об­становке не всегда легко разделить внутренние и внешние звуки, и нередко придется принимать меры, чтобы избежать полной беспомощности робота. Это фактически аналогично слушанию во время коктейля, когда говорит сразу много людей. В некоторых средах такой проблемы не существует, ибо окружающий шум настолько велик, что любой шум, создаваемый роботом, совер­шенно несуществен.

В связи с этим автор вспоминает, как он по просьбе Адмирал­тейства несколько недель занимался уменьшением уровня шума части оборудования, предназначенного для установки в машинном отделении одного хорошо известного авианосца. Приходилось работать, не считаясь со временем, хотя стояла великолепная летняя погода. Уровень шума оборудования был успешно умень­шен, но после его установки оказалось, что уровень шума в ма­шинном отделении был настолько высок, что небольшой шум от установленного оборудования вовсе не был бы слышен. В этом случае автор представляет налогоплательщику право оценить стоимость этой дополнительной работы.

При применении роботов желательно сохранять чувство реальности относительно уровня шумов и тщательно анализи­ровать, будет ли шум создавать неудобства людям. Если в рабо­чей среде людей нет, то единственное основание для уменьшения шума состоит в том, чтобы уменьшить чрезмерное механическое изнашивание. Тем не менее уменьшение шума —• важнейший воп­рос при использовании робота для бытовых нужд [15—17].