Neben einer sanfteren Kontrolle der Gehhaltung beeindruckt Teslas humanoider Roboter der zweiten Generation, Optimus, durch seine Fähigkeit, Eier mühelos und präzise aufzunehmen und zu platzieren. Das nahtlose und gleichmäßige Greifen demonstriert die ausgefeilten Handsteuerungsfähigkeiten des Roboters.
Die geschickte Hand eines humanoiden Roboters ist ein spezieller Endeffektor, der auf der Grundlage der menschlichen Kinesiologie entwickelt wurde und sich völlig von den Endeffektoren gewöhnlicher Industrieroboter unterscheidet. Herkömmliche Endeffektoren von Industrierobotern können nur bestimmte Aufgaben wie Greifen oder Schweißen ausführen, während die geschickte Hand, unterstützt durch mehrere Sensoren und Freiheitsgrade, menschliche Handfunktionen nachahmen kann. Mit dem wachsenden Trend auf dem Markt für humanoide Roboter haben auch die Hohlbechermotoren in diesen geschickten Händen große Aufmerksamkeit erregt.
Essentiell Hohlbechermotoren für humanoide Roboter
Der Endeffektor eines Roboters bezieht sich auf jedes Werkzeug, das an der Kante (dem Gelenk) eines Roboters angebracht ist und bestimmte Funktionen hat, die der Roboter zur Erledigung von Aufgaben benötigt. Der Endeffektor bestimmt die Belastung und die Arbeitsgenauigkeit des Roboters. Herkömmliche Industrieroboter-Endeffektoren können je nach Anwendungsanforderungen im Allgemeinen nur Einzelaufgaben wie Greifen, Heben oder Schweißen ausführen. Ihre Vielseitigkeit ist begrenzt und nur für bestimmte oder sehr wenige ähnliche Szenarien geeignet, weit entfernt von der Flexibilität menschlicher Hände.
Als Endeffektor für humanoide Roboter bildet die geschickte Hand die Funktionen der menschlichen Hand ab und ermöglicht so eine einfachere Nutzung verschiedener Werkzeuge und Instrumente des täglichen Lebens. Ohne eine geschickte Hand kann ein humanoider Roboter kaum als wirklich intelligent angesehen werden. Im Einführungsvideo von Optimus 2.0 hat Tesla es mit einer reaktionsschnelleren, geschickteren Hand mit elf Freiheitsgraden ausgestattet.
Die Freiheitsgrade eines Roboters spiegeln seine Bewegungsflexibilität, seine Fähigkeit zur Bewältigung unterschiedlicher Aufgaben und seine maximale Einsatzleistung wider. Generell gilt: Je mehr Freiheitsgrade, desto näher kommt der Roboter den menschlichen Handfunktionen, was die Vielseitigkeit, aber auch die Komplexität der Steuerung erhöht. Industrieroboter verfügen in der Regel nicht über sechs Freiheitsgrade, wobei die meisten nur drei bis vier haben.
Der Endeffektor von Optimus 2.0 verfügt über elf Freiheitsgrade. Mehr Freiheitsgrade bedeuten eine komplexere Struktur und höhere motorische Anforderungen. Da der Handraum begrenzt ist, müssen die verwendeten Motoren kompakt sein. Schnelle Reaktion, präziser Start-Stopp, hohes Drehmoment und geringe Größe sind für Motoren, die die geschickte Hand steuern, unerlässlich.
Als Vertreter kleiner, hochpräziser Motoren spielt der Hohlbechermotor eine unersetzliche Rolle in der geschickten Hand. Der Hohlbechermotor ist ein spezieller Typ eines Gleichstrom-Permanentmagnet-Servomotors mit kernloser Struktur, der sowohl in bürstenloser als auch in bürstenbehafteter Ausführung erhältlich ist. Die kernlose Struktur eliminiert den durch den Kern verursachten Energieverlust, reduziert Gewicht und mechanischen Energieverlust und erreicht so einen extrem hohen Wirkungsgrad.
Darüber hinaus kann der Hohlbechermotor bei reduzierter Massenträgheit in Kombination mit einem hohen Drehmoment einen dynamischen Antrieb in einer extrem kurzen mechanischen Zeitkonstante erreichen. Diese Eigenschaften passen perfekt zu den Bedürfnissen humanoider Roboter.
### Beschleunigte Entwicklung von Hohlbechermotoren, angetrieben durch humanoide Roboter
Nach Schätzungen von NTCysd betrug die globale Marktgröße für Hohlbechermotoren im Jahr 2022 700 Millionen US-Dollar und wird bis 2028 voraussichtlich 1,2 Milliarden US-Dollar erreichen. Diese Prognose berücksichtigt nicht den potenziellen Anstieg der Nachfrage durch humanoide Roboter. Im Optimus 2.0 verwendet Tesla sechs Hohlbechermotoren, um elf Freiheitsgrade zu erreichen, wobei der Stückpreis zwischen 150 und 300 US-Dollar pro Motor liegt. Basierend auf diesem Volumen wird die zukünftige Entwicklung humanoider Roboter die Marktgröße von Hohlbechermotoren allein im Bereich humanoider Roboter deutlich vergrößern.
Derzeit sind Unternehmen wie Maxon, Faulhaber und Portescap führend auf dem Gebiet, da sie schon früh in den Markt für Hohlbechermotoren eingestiegen sind. In China sind mehrere Motorenhersteller ebenfalls in der Lage oder planen die Produktion von Hochleistungs-Hohlbechermotoren, um die enorme zukünftige Nachfrage in diesem blauen Ozeanmarkt zu decken.
Mit der schrittweisen Einführung humanoider Roboter wie Optimus im Endmarkt wird die Nachfrage nach Hohlbechermotoren zweifellos erheblich steigen.
### Rasante Entwicklung von Hochleistungs-Mikromotoren spiegelt sich in Hohlbechermotoren wider
Hohlbechermotoren sind eine Art Gleichstrommotor, Permanentmagnetmotor und Servomotor und können auch als Mikromotoren klassifiziert werden. Mikromotoren beziehen sich im Allgemeinen auf elektromechanische Produkte mit einer Leistung im Bereich von Hunderten von Milliwatt bis zu Hunderten von Watt, mit einem Rahmendurchmesser von nicht mehr als 160 mm oder einer Mittenhöhe von nicht mehr als 90 mm.
Zuvor gab es auf dem Seminar „Advanced Motor Control Technology“ Berichte über Mikromotoren, in denen hervorgehoben wurde, dass der gesamte Bereich der Mikromotoren, angetrieben durch die Marktnachfrage, ein schnelles Wachstum verzeichnet, insbesondere Hochleistungs-Mikromotoren mit kleiner Größe und hohem Drehmoment. Der Hohlbechermotor ist nur ein Beispiel für diesen Trend.
Laut einem Analysebericht von Grand View Research belief sich die globale Marktgröße für Mikromotoren im Jahr 2022 auf 40,07 Milliarden US-Dollar. Die Nachfrage nach Miniaturisierung zur Erzielung kompakter, leistungsstarker Geräte treibt die rasante Entwicklung im Mikromotorenbereich voran, mit einer erwarteten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,2 % in den nächsten fünf Jahren.
Neben humanoiden Robotern steigt auch der Bedarf der Automobilbranche an leistungsstarken Mikromotoren. Der Automobilsektor war im Jahr 2022 der größte Markt für Mikromotoren. Verschiedene Systeme im Auto, darunter Türschlösser, Rückspiegel, Fensterheber, elektrische Sitze, Kühlventilatoren, Wasserpumpen, Scheibenwischer, Schiebedächer, Kupplungen, Kondensatoren und Lenkräder, erfordern alle kleinere und leichtere Motoren.
Hochleistungs-Mikromotoren für die Automobilindustrie sorgen für einen präzisen und zuverlässigen Antrieb bei kleiner Größe, wodurch eine effizientere Bewegungssteuerung erreicht wird und die Leistung, Sicherheit und der Komfort des Fahrzeugs bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz gewährleistet werden. Darüber hinaus nimmt auch der Einsatz leistungsstarker Mikromotoren in Sicherheitssystemen wie Antiblockiersystemen zu.
Leistungsstark Mikromotoren , am Beispiel Hohlbechermotoren, ermöglichen es, eine überlegene Motorleistung in einem kleineren Rahmen zu erreichen. In Zukunft werden nicht nur Hohlbechermotoren, sondern auch leistungsstarke Mikromotoren mit geringer Größe, schneller Reaktion, präzisem Start-Stopp und hohem Drehmoment in verschiedenen Branchen mehr Anwendung finden und eine wichtige Richtung für die Motorenentwicklung darstellen.
