تعمل محركات الأكواب المجوفة على تعزيز الإمساك الحاذق للروبوتات البشرية؛ المحركات الصغيرة عالية الأداء تشهد نموًا سريعًا

بالإضافة إلى التحكم الأكثر سلاسة في وضعية المشي، فإن الجيل الثاني من روبوت تسلا الذي يشبه الإنسان، أوبتيموس، يثير الإعجاب بقدرته على التقاط البيض ووضعه بدقة ودون عناء. يوضح الإمساك السلس والثابت قدرات التحكم اليدوية المحسنة للروبوت.

اليد البارعة للروبوت الشبيه بالبشر هي مؤثر نهائي متخصص مصمم على أساس علم الحركة البشري، ويختلف تمامًا عن المستجيبات النهائية للروبوتات الصناعية العادية. يمكن للمؤثرات النهائية للروبوتات الصناعية العادية أن تؤدي فقط مهام محددة مثل الإمساك أو اللحام، في حين أن اليد الماهرة، المدعومة بأجهزة استشعار متعددة ودرجات من الحرية، يمكنها محاكاة وظائف اليد البشرية. مع الاتجاه المتزايد في سوق الروبوتات البشرية، حظيت المحركات ذات الأكواب المجوفة في هذه الأيدي الماهرة أيضًا باهتمام كبير.

ضروري محركات الكأس المجوفة للروبوتات البشرية

يشير المؤثر النهائي للروبوت إلى أي أداة متصلة بحافة (مفصل) الروبوت ولها وظائف محددة ضرورية للروبوت لإكمال المهام. يحدد المستجيب النهائي حمل الروبوت ودقة التشغيل. يمكن للمؤثرات النهائية للروبوتات الصناعية التقليدية، بناءً على متطلبات التطبيق، عمومًا أداء مهام من نوع واحد فقط مثل الإمساك أو الرفع أو اللحام. إن تنوعها محدود، ومناسب فقط لسيناريوهات محددة أو قليلة جدًا، بعيدًا عن مرونة الأيدي البشرية.

كمؤثر نهائي للروبوتات البشرية، تحدد اليد الماهرة وظائف اليد البشرية، مما يسمح باستخدام أسهل للأدوات والأدوات المختلفة الموجودة في الحياة اليومية. بدون يد ماهرة، لا يمكن اعتبار الروبوت البشري ذكيًا حقًا. في الفيديو التقديمي لـ أوبتيموس 2.0، زودته تسلا بيد بارعة أكثر استجابة وتتميز بإحدى عشرة درجة من الحرية.

تعكس درجات حرية الروبوت مرونة حركته، وقدرته على التعامل مع المهام المختلفة، وأقصى أداء تشغيلي له. بشكل عام، كلما زادت درجات الحرية، كلما اقترب الروبوت من وظائف اليد البشرية، مما يزيد من تعدد الاستخدامات ولكن أيضًا التعقيد في التحكم. لا تتجاوز الروبوتات الصناعية عادة ست درجات من الحرية، ومعظمها يتمتع بثلاث إلى أربع درجات فقط.

يتميز المستجيب النهائي لـ Optimus 2.0 بأحد عشر درجة من الحرية. المزيد من درجات الحرية تعني بنية أكثر تعقيدًا ومتطلبات حركية أعلى. نظرًا لأن مساحة اليد محدودة، يجب أن تكون المحركات المستخدمة مدمجة. تعد الاستجابة السريعة وبدء التشغيل الدقيق وعزم الدوران العالي والحجم الصغير أمرًا ضروريًا للمحركات التي تتحكم في اليد الماهرة.

كممثل للمحركات الصغيرة عالية الدقة، يلعب المحرك ذو الكوب المجوف دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في اليد الماهرة. المحرك ذو الكوب المجوف هو نوع خاص من محرك سيرفو ذو المغناطيس الدائم DC مع هيكل بدون قلب، وهو متوفر في كلا الإصدارين بدون فرش أو مصقول. يعمل الهيكل بدون قلب على التخلص من فقدان الطاقة الناتج عن القلب، مما يقلل الوزن وفقدان الطاقة الميكانيكية، وبالتالي تحقيق كفاءة عالية للغاية.

علاوة على ذلك، مع انخفاض القصور الذاتي للكتلة، يمكن للمحرك ذو الكأس المجوف تحقيق القيادة الديناميكية في ثابت زمني ميكانيكي قصير للغاية عند دمجه مع عزم الدوران العالي. تتوافق هذه الخصائص تمامًا مع احتياجات الروبوتات البشرية.

### التطوير المتسارع للمحركات المجوفة التي تقودها الروبوتات البشرية

وفقًا لتقديرات NTCysd، بلغ حجم السوق العالمية للمحركات ذات الأكواب المجوفة 700 مليون دولار في عام 2022، ومن المتوقع أن يصل إلى 1.2 مليار دولار بحلول عام 2028. ولا تأخذ هذه التوقعات في الاعتبار الزيادة المحتملة في الطلب من الروبوتات البشرية. في أوبتيموس 2.0، تستخدم تسلا ستة محركات ذات أكواب مجوفة لتحقيق إحدى عشرة درجة من الحرية، بسعر وحدة يتراوح بين 150 إلى 300 دولار لكل محرك. واستنادًا إلى هذا الحجم، فإن التطوير المستقبلي للروبوتات الشبيهة بالبشر سيزيد بشكل كبير من حجم سوق المحركات ذات الأكواب المجوفة في قطاع الروبوتات البشرية وحده.

في الوقت الحالي، تتصدر شركات مثل Maxon وFaulhaber وPortescap هذا المجال، حيث بدأت في وقت مبكر في سوق السيارات ذات الأكواب المجوفة. في الصين، العديد من الشركات المصنعة للمحركات قادرة أيضًا على توفير أو تخطط لإنتاج محركات ذات أكواب مجوفة عالية الأداء لتلبية الطلب المستقبلي الضخم في سوق المحيط الأزرق هذا.

ومع التطبيق التدريجي للروبوتات البشرية مثل أوبتيموس في السوق النهائية، فإن الطلب على المحركات ذات الأكواب المجوفة سيزداد بلا شك بشكل كبير.

### التطور السريع للمحركات الصغيرة عالية الأداء ينعكس في المحركات المجوفة

المحركات ذات الكوب المجوف هي نوع من محركات التيار المستمر، ومحرك المغناطيس الدائم، ومحرك مؤازر، ويمكن أيضًا تصنيفها كمحركات صغيرة. تشير المحركات الصغيرة بشكل عام إلى المنتجات الكهروميكانيكية بقدرة تتراوح من مئات المللي واط إلى مئات الواط، مع قطر إطار لا يتجاوز 160 ملم أو ارتفاع مركزي لا يتجاوز 90 ملم.

في السابق، في ندوة تكنولوجيا التحكم في المحركات المتقدمة، كانت هناك تقارير عن المحركات الصغيرة، مما سلط الضوء على أن مجال المحركات الصغيرة بأكمله، مدفوعًا بطلب السوق، يشهد نموًا سريعًا، وخاصة المحركات الصغيرة عالية الأداء ذات الحجم الصغير وعزم الدوران العالي. يعد محرك الكوب المجوف مجرد مثال واحد على هذا الاتجاه.

وفقًا لتقرير تحليلي صادر عن شركة Grand View Research، بلغ حجم سوق المحركات الصغيرة العالمية 40.07 مليار دولار في عام 2022. ويقود الطلب على التصغير لتحقيق معدات مدمجة وعالية الأداء تطورًا سريعًا في مجال المحركات الصغيرة، مع معدل نمو سنوي مركب متوقع يبلغ 6.2% على مدى السنوات الخمس المقبلة.

إلى جانب الروبوتات البشرية، زاد قطاع السيارات الطلب على المحركات الصغيرة عالية الأداء. كان قطاع السيارات أكبر سوق للسيارات الصغيرة في عام 2022. وتتطلب الأنظمة المختلفة داخل السيارة، بما في ذلك أقفال الأبواب، ومرايا الرؤية الخلفية، والنوافذ، والمقاعد الكهربائية، ومراوح التبريد، ومضخات المياه، والمساحات، وفتحات السقف، والقوابض، والمكثفات، وعجلات القيادة، محركات أصغر حجمًا وأخف وزنًا.

توفر المحركات الصغيرة للسيارات عالية الأداء قيادة دقيقة وموثوقة بحجم صغير، مما يحقق تحكمًا أكثر كفاءة في الحركة، ويضمن أداء السيارة وسلامتها وراحتها، مع الحفاظ على كفاءة الطاقة العالية. بالإضافة إلى ذلك، يتزايد أيضًا استخدام المحركات الصغيرة عالية الأداء في أنظمة السلامة مثل أنظمة المكابح المانعة للانغلاق.

عالية الأداء المحركات الصغيرة ، المتمثلة في المحركات ذات الأكواب المجوفة، تحقيق أداء محرك فائق في إطار أصغر. تتيح في المستقبل، لن تجد المحركات ذات الأكواب المجوفة فحسب، بل أيضًا المحركات الصغيرة عالية الأداء ذات الحجم الصغير والاستجابة السريعة وبدء التشغيل الدقيق وعزم الدوران العالي، المزيد من التطبيقات في مختلف الصناعات، مما يمثل اتجاهًا مهمًا لتطوير المحركات.