Osim lakše kontrole položaja pri hodu, Teslin humanoidni robot druge generacije, Optimus, impresionira svojom sposobnošću da bez napora i precizno podigne i položi jaja. Besprijekorno i postojano hvatanje demonstrira robotove profinjene mogućnosti upravljanja rukom.
Spretna ruka humanoidnog robota specijalizirani je krajnji efektor dizajniran na temelju ljudske kineziologije, potpuno drugačiji od krajnjih efektora običnih industrijskih robota. Uobičajeni krajnji efektori industrijskih robota mogu obavljati samo određene zadatke kao što su hvatanje ili zavarivanje, dok spretna ruka, podržana višestrukim senzorima i stupnjevima slobode, može oponašati funkcije ljudske ruke. S rastućim trendom na tržištu humanoidnih robota, motori sa šupljim šalicama u ovim spretnim rukama također su privukli značajnu pozornost.
Bitno Motori sa šupljim šalicama za humanoidne robote
Krajnji efektor robota odnosi se na bilo koji alat pričvršćen na rub (zglob) robota koji ima specifične funkcije potrebne robotu za obavljanje zadataka. Krajnji efektor određuje opterećenje i radnu preciznost robota. Tradicionalni krajnji efektori industrijskih robota, na temelju zahtjeva aplikacije, općenito mogu obavljati samo zadatke jedne vrste kao što su hvatanje, podizanje ili zavarivanje. Njihova svestranost je ograničena, prikladna samo za određene ili vrlo malo sličnih scenarija, daleko od fleksibilnosti ljudskih ruku.
Kao krajnji efektor za humanoidne robote, spretna ruka mapira funkcije ljudske ruke, omogućujući lakšu upotrebu raznih alata i instrumenata koji se nalaze u svakodnevnom životu. Bez spretne ruke, humanoidni robot se teško može smatrati istinski inteligentnim. U uvodnom videu Optimusa 2.0, Tesla ga je opremio spretnijom rukom koja bolje reagira i ima jedanaest stupnjeva slobode.
Stupnjevi slobode robota odražavaju njegovu fleksibilnost kretanja, njegovu sposobnost da se nosi s različitim zadacima i njegovu maksimalnu operativnu izvedbu. Općenito govoreći, što je više stupnjeva slobode, to se robot približava funkcijama ljudske ruke, povećavajući svestranost, ali i složenost kontrole. Industrijski roboti obično ne prelaze šest stupnjeva slobode, a većina ih ima samo tri do četiri.
Krajnji efektor Optimusa 2.0 ima jedanaest stupnjeva slobode. Više stupnjeva slobode znači složeniju strukturu i veće motoričke zahtjeve. Budući da je prostor za ruke ograničen, korišteni motori moraju biti kompaktni. Brz odziv, precizan start-stop, veliki okretni moment i mala veličina ključni su za motore koji kontroliraju spretnu ruku.
Kao predstavnik malih, visokopreciznih motora, motor sa šupljom čašom igra nezamjenjivu ulogu u spretnoj ruci. Motor sa šupljom čašom je posebna vrsta istosmjernog servo motora s trajnim magnetom sa strukturom bez jezgre, dostupan u verzijama bez četkica i s četkama. Struktura bez jezgre eliminira gubitak energije uzrokovan jezgrom, smanjujući težinu i gubitak mehaničke energije, čime se postiže izuzetno visoka učinkovitost.
Štoviše, uz smanjenu inerciju mase, motor sa šupljom čašom može postići dinamičnu vožnju u iznimno kratkoj mehaničkoj vremenskoj konstanti u kombinaciji s visokim okretnim momentom. Ove su karakteristike savršeno usklađene s potrebama humanoidnih robota.
### Ubrzani razvoj motora sa šupljim šalicama koje pokreću humanoidni roboti
Prema procjenama NTCysd-a, veličina globalnog tržišta za motore sa šupljom čašom iznosila je 700 milijuna dolara 2022., a očekuje se da će dosegnuti 1,2 milijarde dolara do 2028. Ova prognoza ne uzima u obzir potencijalni porast potražnje humanoidnih robota. U Optimusu 2.0, Tesla koristi šest šupljih motora za postizanje jedanaest stupnjeva slobode, s jediničnom cijenom od 150 do 300 dolara po motoru. Na temelju ove količine, budući razvoj humanoidnih robota značajno će proširiti veličinu tržišta motora sa šupljim šalicama samo u sektoru humanoidnih robota.
Trenutačno su tvrtke poput Maxona, Faulhabera i Portescapa vodeće na tom području, koje su rano započele s tržištem motora sa šupljom čašom. U Kini je nekoliko proizvođača motora također sposobno ponuditi ili planira proizvesti motore sa šupljom čašom visokih performansi kako bi zadovoljili veliku buduću potražnju na ovom tržištu plavog oceana.
S postupnom primjenom humanoidnih robota poput Optimusa na krajnjem tržištu, potražnja za motorima sa šupljom čašom nedvojbeno će značajno porasti.
### Brzi razvoj mikromotora visokih performansi koji se ogleda u motorima sa šupljom čašom
Motori sa šupljim šalicama su vrsta istosmjernog motora, motora s permanentnim magnetima i servo motora, a također se mogu klasificirati kao mikro motori. Mikromotori se općenito odnose na elektromehaničke proizvode snage u rasponu od stotina milivata do stotina vata, s promjerom okvira koji ne prelazi 160 mm ili središnjom visinom koja ne prelazi 90 mm.
Prethodno, na Seminaru o naprednoj tehnologiji upravljanja motorima, bilo je izvješća o mikro motorima, naglašavajući da cijelo područje mikro motora, potaknuto tržišnom potražnjom, doživljava brzi rast, posebno mikro motori visokih performansi male veličine i velikog momenta. Motor sa šupljom šalicom samo je jedan primjer ovog trenda.
Prema analizi izvješća Grand View Researcha, veličina globalnog tržišta mikro motora iznosila je 40,07 milijardi USD 2022. Potražnja za minijaturizacijom kako bi se postigla kompaktna oprema visokih performansi pokreće brzi razvoj u području mikro motora, s očekivanom složenom godišnjom stopom rasta od 6,2% u sljedećih pet godina.
Osim humanoidnih robota, automobilski sektor povećava potražnju za mikro motorima visokih performansi. Automobilski sektor bio je najveće tržište mikromotora 2022. Različiti sustavi u automobilima, uključujući brave na vratima, retrovizore, prozore, električna sjedala, ventilatore, pumpe za vodu, brisače, krovne prozore, kvačila, kondenzatore i upravljače, svi zahtijevaju manje i lakše motore.
Automobilski mikro motori visokih performansi pružaju precizan i pouzdan pogon u maloj veličini, postižući učinkovitiju kontrolu kretanja, osiguravajući performanse vozila, sigurnost i udobnost, uz održavanje visoke energetske učinkovitosti. Osim toga, sve je veća upotreba mikromotora visokih performansi u sigurnosnim sustavima kao što su sustavi protiv blokiranja kotača.
Visoke performanse mikro motori , kao što su motori sa šupljom čašom, omogućuju postizanje vrhunskih performansi motora u manjem okviru. U budućnosti, ne samo motori sa šupljom čašom, već i mikro motori visokih performansi s malom veličinom, brzim odzivom, preciznim start-stopom i velikim okretnim momentom naći će više primjena u raznim industrijama, predstavljajući važan smjer razvoja motora.
