01 Apa itu Motor Torsi Tanpa Bingkai?
Motor torsi tanpa bingkai adalah jenis motor listrik yang sangat efisien dan hemat energi. Ciri paling khasnya adalah dihilangkannya komponen-komponen yang terdapat pada motor tradisional, seperti poros, bantalan, rumahan, dan penutup ujung, dengan hanya mempertahankan dua komponen inti: rotor dan stator.
Desain struktural ini memungkinkan motor diintegrasikan secara mulus ke dalam struktur alat berat , memanfaatkan bantalan alat berat itu sendiri untuk menopang rotor, sehingga secara signifikan meningkatkan integrasi dan kekompakan sistem.
Motor torsi tanpa bingkai diukur berdasarkan torsi keluarannya, tidak seperti peringkat daya keluaran yang biasa digunakan untuk motor servo. Hal ini memungkinkannya menghasilkan torsi tinggi pada kecepatan rendah, beradaptasi secara sempurna dengan kebutuhan gerakan sambungan robot.
02 Mengungkap Prinsip Kerja
Prinsip kerja motor torsi tanpa bingkai didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik. Ketika penggerak motor memberikan daya, listrik tiga fasa membangkitkan medan elektromagnetik yang berputar pada belitan stator. Medan elektromagnetik ini berinteraksi dengan magnet permanen pada rotor, menghasilkan torsi yang menyebabkan rotor berputar.
Seluruh proses dikendalikan oleh driver, yang membentuk medan elektromagnetik melalui daya tiga fase U/V/W. Rotor dengan magnet permanen berputar di bawah pengaruh medan ini. Motor torsi tanpa bingkai dapat menggunakan elemen Hall untuk sinyal umpan balik atau memanfaatkan sinyal dari encoder tambahan.
Pengemudi membandingkan nilai umpan balik dengan nilai target untuk menyesuaikan sudut rotasi rotor , sehingga mencapai kontrol servo yang tepat.
03 Perbedaan Dengan Motor Tradisional
Dibandingkan dengan motor berbingkai tradisional, motor torsi tanpa bingkai menawarkan beberapa keunggulan: Motor ini meningkatkan kinerja alat berat, memungkinkan kopling langsung (tanpa serangan balik) dan bandwidth sistem yang lebih tinggi; strukturnya lebih kompak, sehingga menghasilkan tapak alat berat yang lebih kecil dan torsi per satuan volume yang lebih tinggi.
Mereka juga memiliki kekakuan yang tinggi dan dapat berfungsi sebagai sumber tenaga penggerak langsung, menggerakkan beban secara langsung tanpa memerlukan sabuk dan katrol, sekrup timah, atau kotak roda gigi; pengoperasiannya senyap, karena integrasi langsung ke dalam struktur alat berat mengubah metode transmisi, sehingga menghasilkan pengurangan kebisingan yang signifikan.
Selain itu, mereka mengurangi kebutuhan perawatan karena lebih sedikit komponen mekanis dan tidak ada komponen yang mudah aus atau memerlukan perawatan rutin.
04 Kekuatan Inti Robot Humanoid
Di era pesatnya perkembangan kecerdasan buatan dan teknologi robotika, robot humanoid merambah berbagai bidang seperti industri, jasa, dan perawatan kesehatan 4. Motor torsi tanpa bingkai telah menjadi komponen penggerak utama pada sambungan robot humanoid.
Optimus Tesla menggunakan motor torsi tanpa bingkai sebagai sumber tenaga di seluruh 28 sambungannya. Sambungan ini mencakup 14 sambungan putar dan 14 sambungan linier, dengan masing-masing aktuator berisi motor torsi tanpa bingkai.
Sambungan putar terdiri dari motor torsi tanpa bingkai, peredam harmonik, sensor torsi, sensor posisi, encoder, dll., didistribusikan ke bahu (6), pergelangan tangan (2), pinggul (4), dan batang tubuh (2).
Sambungan linier terdiri dari motor torsi tanpa bingkai, sekrup roller planet, sensor torsi, sensor posisi, dll., yang didistribusikan ke seluruh siku (2), pergelangan tangan (4), pinggul (2), lutut (2), dan pergelangan kaki (4).
05 Tiga Peran Kunci
Motor torsi tanpa bingkai memainkan tiga peran penting dalam fleksibilitas sambungan robot humanoid:
Memberikan Output Torsi Tinggi:
Selama pelaksanaan tugas, sambungan robot sering kali perlu mengeluarkan torsi tinggi pada kecepatan rendah untuk mengatasi efek tuas dan inersia beban. Motor torsi tanpa bingkai dapat menghasilkan keluaran torsi tinggi bahkan pada kecepatan yang relatif rendah.
Mengaktifkan Kontrol yang Tepat:
Mereka terintegrasi erat dengan komponen seperti encoder presisi tinggi dan sensor torsi untuk membentuk unit penggerak terintegrasi berkinerja tinggi. Pengontrol dapat membaca informasi posisi sambungan dari umpan balik encoder secara real-time dan, dikombinasikan dengan data torsi dari sensor torsi, menyempurnakan torsi dan kecepatan motor.
Meningkatkan Kecepatan Respons Bersama:
Dengan inersia rotor yang sangat rendah, motor dapat merespons perintah kontrol pada
kecepatan milidetik . Bahkan jika lingkungan eksternal berubah atau tindakan tiba-tiba berubah, sambungan robot dapat dengan cepat menyesuaikan posturnya, memastikan stabilitas dan keamanan robot.
06 Bidang Aplikasi Luas
Bidang penerapan motor torsi tanpa bingkai sangat luas. Mereka terutama digunakan pada sambungan dan lengan robot untuk memberikan torsi tinggi dan kontrol presisi tinggi.
Dalam peralatan medis, motor torsi tanpa bingkai dipadukan dengan robot bedah, sistem pencitraan medis, dll., untuk mencapai kontrol gerakan yang sangat presisi dan mulus. Mereka dapat digunakan dalam bidang medis seperti pencitraan medis dan robot bedah, melakukan operasi dengan presisi tinggi di area yang jauh lebih kecil daripada yang dapat ditangani oleh tangan manusia.
Di bidang peralatan mesin CNC kelas atas, motor torsi tanpa bingkai dapat digunakan pada mesin lima sumbu presisi tinggi untuk meningkatkan akurasi dan pengulangan dalam proses seperti pembentukan, penggilingan, dan pengeboran.
Selain itu, mereka juga digunakan dalam aplikasi di bidang kedirgantaraan, seperti radar, sistem navigasi inersia, dan meja putar.
07 Prospek Pasar yang Luas
Prospek pasar motor torsi frameless sangat luas. Ukuran pasar motor torsi tanpa bingkai global adalah 4,5 miliar CNY pada tahun 2022 dan diperkirakan akan mencapai 22,4 miliar CNY pada tahun 2030, dengan segmen pasar robot humanoid menyumbang 16,3 miliar CNY.
Menurut data Valuates Reports, ukuran pasar motor torsi tanpa bingkai global adalah sebesar USD 670 juta pada tahun 2022 dan diperkirakan akan tumbuh menjadi USD 1,17 miliar pada tahun 2029, mewakili tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 8%. Diharapkan dengan pesatnya pertumbuhan robot kolaboratif dan permintaan cerdas, pasar motor torsi tanpa bingkai akan mempertahankan perkembangan berkecepatan tinggi.
08 Tantangan Teknis dan Tren Masa Depan
Meskipun motor torsi tanpa bingkai menunjukkan potensi besar di bidang robot humanoid, masih terdapat beberapa tantangan dalam teknologi dan produksinya.
Dari sudut pandang teknis, peningkatan lebih lanjut kepadatan torsi motor torsi tanpa bingkai sekaligus mengurangi kenaikan suhu dan mempersempit kesenjangan antara kecepatan terukur dan kecepatan maksimum menempatkan tuntutan tinggi pada desain elektromagnetik.
Dari segi biaya, sebagai komponen penting robot humanoid, biayanya tetap tinggi karena rendahnya tingkat produksi komponen inti dalam negeri saat ini di Tiongkok.
Tren pengembangan di masa depan meliputi: peningkatan berkelanjutan pada indikator kinerja motor torsi tanpa bingkai untuk memenuhi persyaratan yang lebih tinggi untuk fleksibilitas sambungan dan kekuatan pada robot humanoid.
Pada saat yang sama, optimalisasi proses produksi dan pengurangan biaya produksi akan menjadi tujuan penting untuk pengembangan di masa depan.
Saat robot humanoid beralih dari “demonstrasi laboratorium” ke “komersialisasi awal dalam skenario tertentu,” motor torsi tanpa bingkai, sebagai sumber tenaga intinya, memasuki periode emas pengembangan.
Tahun 2025 dipandang sebagai tahun kritis bagi produksi massal robot humanoid. Motor torsi tanpa bingkai menyumbang 16% dari nilai robot humanoid. Harga saat ini berkisar dari beberapa ratus CNY hingga lebih dari seribu CNY, tergantung pada daya dan ukuran.
Di masa depan, dengan perluasan skala dan inovasi proses, harga robot diperkirakan akan turun secara signifikan, sehingga semakin mendorong adopsi robot humanoid.
Teknologi kompak namun bertenaga ini, motor torsi tanpa bingkai, menjadi pahlawan tanpa tanda jasa di balik sambungan fleksibel robot humanoid , yang secara diam-diam mendukung pesatnya perkembangan industri robotika.
