Tasaisemman kävelyasennon hallinnan lisäksi Teslan toisen sukupolven humanoidirobotti Optimus tekee vaikutuksen kyvyllään poimia ja sijoittaa munia vaivattomasti ja tarkasti. Saumaton ja tasainen tarttuminen osoittaa robotin hienostuneen käsiohjauskyvyn.
Humanoidirobotin taitava käsi on ihmisen kinesiologiaan perustuva erikoistunut päätetehostin, joka on täysin erilainen kuin tavallisten teollisuusrobottien päätetehostimet. Tavalliset teollisuusrobottien päätelaitteet voivat suorittaa vain tiettyjä tehtäviä, kuten tarttumista tai hitsausta, kun taas monien antureiden ja vapausasteiden tukema taitava käsi voi jäljitellä ihmisen käden toimintoja. Humanoidirobottien markkinoiden kasvavan trendin myötä näiden taitavien käsien onttokuppimoottorit ovat myös saaneet merkittävää huomiota.
Olennaista Hollow Cup -moottorit humanoidiroboteille
Robotin päätelaite tarkoittaa mitä tahansa robotin reunaan (niveleen) kiinnitettyä työkalua, jolla on tiettyjä toimintoja, joita robotti tarvitsee tehtävien suorittamiseen. Päätelaite määrittää robotin kuorman ja toimintatarkkuuden. Perinteiset teollisuusrobottien päätelaitteet, jotka perustuvat sovellusvaatimuksiin, voivat yleensä suorittaa vain yhden tyyppisiä tehtäviä, kuten tarttumista, nostamista tai hitsausta. Niiden monipuolisuus on rajallinen, soveltuu vain tiettyihin tai hyvin harvoihin vastaaviin skenaarioihin, kaukana ihmiskäsien joustavuudesta.
Humanoidirobottien päätelaitteena taitava käsi kartoittaa ihmisen käden toimintoja, mikä mahdollistaa arjen erilaisten työkalujen ja instrumenttien helpomman käytön. Ilman taitavaa kättä humanoidirobottia tuskin voidaan pitää todella älykkäänä. Optimus 2.0:n esittelyvideossa Tesla varusti sen reagoivammalla taitavalla kädellä, jossa on yksitoista vapausastetta.
Robotin vapausasteet kuvastavat sen liikkeen joustavuutta, kykyä käsitellä erilaisia tehtäviä ja sen maksimaalista toimintakykyä. Yleisesti ottaen mitä enemmän vapausasteita, sitä lähemmäksi ihmisen käden toimintoja robotti pääsee lisäämään monipuolisuutta, mutta myös hallinnan monimutkaisuutta. Teollisuusrobotit eivät yleensä ylitä kuutta vapausastetta, ja useimmilla on vain kolmesta neljään.
Optimus 2.0:n pääteefektorissa on yksitoista vapausastetta. Enemmän vapausasteita tarkoittavat monimutkaisempaa rakennetta ja korkeampia moottorivaatimuksia. Koska käsitila on rajallinen, käytettävien moottoreiden on oltava kompakteja. Nopea vaste, tarkka start-stop, suuri vääntömomentti ja pieni koko ovat välttämättömiä moottoreille, jotka ohjaavat taitavaa kättä.
Pienten, erittäin tarkkojen moottoreiden edustajana onttokuppimoottorilla on korvaamaton rooli taitavassa kädessä. Onttokuppimoottori on erityinen DC-kestomagneettiservomoottori, jossa on ytimetön rakenne, saatavana sekä harjattomana että harjattuna versiona. Sydämetön rakenne eliminoi ytimen aiheuttaman energiahäviön, mikä vähentää painoa ja mekaanista energiahäviötä, jolloin saavutetaan erittäin korkea hyötysuhde.
Lisäksi onttokuppimoottori voi saavuttaa dynaamisen ajon äärimmäisen lyhyellä mekaanisella aikavakiolla, kun massahitaus yhdistettynä korkeaan vääntömomenttiin. Nämä ominaisuudet sopivat täydellisesti humanoidirobottien tarpeisiin.
### Humanoidirobottien ohjaamien Hollow Cup -moottoreiden nopeutettu kehitys
NTCysdin arvioiden mukaan onttokuppimoottorien maailmanlaajuisten markkinoiden koko oli 700 miljoonaa dollaria vuonna 2022 ja sen odotetaan nousevan 1,2 miljardiin dollariin vuoteen 2028 mennessä. Tämä ennuste ei ota huomioon humanoidirobottien mahdollista kysynnän kasvua. Optimus 2.0:ssa Tesla käyttää kuutta onttokuppimoottoria saavuttaakseen yhdentoista vapausasteen yksikköhinnalla 150–300 dollaria per moottori. Tämän volyymin perusteella humanoidirobottien tuleva kehitys laajentaa merkittävästi onttokuppimoottorien markkinakokoa pelkästään humanoidirobottien alalla.
Tällä hetkellä Maxonin, Faulhaberin ja Portescapin kaltaiset yritykset ovat alan johtajia, koska ne ovat aloittaneet varhain onttokuppimoottorimarkkinoilla. Kiinassa useat moottorinvalmistajat pystyvät myös tarjoamaan tai suunnittelevat valmistavansa korkean suorituskyvyn onttokuppimoottoreita vastatakseen valtavaan tulevaisuuden kysyntään näillä sinisen valtameren markkinoilla.
Optimuksen kaltaisten humanoidirobottien asteittaisen käytön myötä onttokuppimoottorien kysyntä kasvaa epäilemättä merkittävästi.
### Tehokkaiden mikromoottoreiden nopea kehitys heijastuu Hollow Cup -moottoreissa
Onttokuppimoottorit ovat eräänlainen tasavirtamoottori, kestomagneettimoottori ja servomoottori, ja ne voidaan myös luokitella mikromoottoreiksi. Mikromoottoreilla tarkoitetaan yleensä sähkömekaanisia tuotteita, joiden teho vaihtelee sadoista milliwateista satoihin watteihin ja joiden rungon halkaisija on enintään 160 mm tai keskikorkeus enintään 90 mm.
Aiemmin Advanced Motor Control Technology -seminaarissa oli raportteja mikromoottoreista, joissa korostettiin, että koko mikromoottoriala on markkinoiden kysynnän vetämänä nopeassa kasvussa, erityisesti korkean suorituskyvyn mikromoottorit, joissa on pieni koko ja suuri vääntö. Onttokuppimoottori on vain yksi esimerkki tästä trendistä.
Grand View Researchin analyysiraportin mukaan maailman mikromoottorimarkkinoiden koko oli 40,07 miljardia dollaria vuonna 2022. Pienten ja tehokkaiden laitteiden miniatyrisoinnin kysyntä ajaa nopeaa kehitystä mikromoottorialalla, ja seuraavien viiden vuoden aikana odotettavissa oleva vuosikasvu on 6,2 %.
Humanoidirobottien lisäksi autoteollisuus on lisännyt korkean suorituskyvyn mikromoottoreiden kysyntää. Autoteollisuus oli suurin mikromoottorimarkkina vuonna 2022. Erilaiset auton sisäiset järjestelmät, kuten ovien lukot, taustapeilit, ikkunat, sähköistuimet, tuulettimet, vesipumput, pyyhkimet, kattoluukut, kytkimet, lauhduttimet ja ohjauspyörät, vaativat kaikki pienempiä ja kevyempiä moottoreita.
Tehokkaat autojen mikromoottorit tarjoavat tarkan ja luotettavan ajon pienessä koossa, mikä mahdollistaa tehokkaamman liikkeenhallinnan, varmistaa ajoneuvon suorituskyvyn, turvallisuuden ja mukavuuden säilyttäen samalla korkean energiatehokkuuden. Lisäksi tehokkaiden mikromoottoreiden käyttö turvajärjestelmissä, kuten lukkiutumattomissa jarruissa, on myös lisääntymässä.
Korkea suorituskyky mikromoottorit , joista esimerkkinä ovat onttokuppimoottorit, mahdollistavat erinomaisen moottorin suorituskyvyn pienemmässä rungossa. Tulevaisuudessa onttokuppimoottorien lisäksi myös tehokkaat mikromoottorit, joissa on pieni koko, nopea vaste, tarkka käynnistys-stop ja korkea vääntömomentti, löytävät lisää käyttökohteita eri teollisuudenaloilla, mikä edustaa tärkeää moottorikehityksen suuntaa.
