Oltre al controllo più fluido della postura della camminata, il robot umanoide di seconda generazione di Tesla, Optimus, colpisce per la sua capacità di raccogliere e posizionare le uova senza sforzo e con precisione. La presa fluida e stabile dimostra le raffinate capacità di controllo manuale del robot.
La mano abile di un robot umanoide è un effettore finale specializzato progettato sulla base della kinesiologia umana, completamente diverso dagli effettori finali dei normali robot industriali. I normali effettori finali dei robot industriali possono eseguire solo compiti specifici come la presa o la saldatura, mentre la mano abile, supportata da più sensori e gradi di libertà, può imitare le funzioni della mano umana. Con la tendenza crescente del mercato dei robot umanoidi, anche i motori a tazza cava di queste mani abili hanno attirato un'attenzione significativa.
Essenziale Motori a tazza cava per robot umanoidi
L'effettore finale di un robot si riferisce a qualsiasi strumento collegato al bordo (giunto) di un robot che ha funzioni specifiche, necessarie affinché il robot possa completare le attività. L'effettore finale determina il carico del robot e la precisione operativa. Gli effettori finali dei robot industriali tradizionali, in base ai requisiti applicativi, possono generalmente eseguire solo attività di un solo tipo, come presa, sollevamento o saldatura. La loro versatilità è limitata, adatta solo a scenari specifici o pochissimi simili, lontani dalla flessibilità delle mani umane.
In quanto effetto finale dei robot umanoidi, la mano abile mappa le funzioni della mano umana, consentendo un utilizzo più semplice di vari strumenti e strumenti presenti nella vita quotidiana. Senza una mano abile, un robot umanoide difficilmente può essere considerato veramente intelligente. Nel video introduttivo di Optimus 2.0, Tesla lo ha dotato di una mano più reattiva e agile con undici gradi di libertà.
I gradi di libertà di un robot riflettono la sua flessibilità di movimento, la sua capacità di gestire compiti diversi e le sue massime prestazioni operative. In generale, maggiori sono i gradi di libertà, più il robot si avvicina alle funzioni della mano umana, aumentando la versatilità ma anche la complessità del controllo. I robot industriali in genere non superano i sei gradi di libertà, e la maggior parte ne ha solo tre o quattro.
L'effettore finale di Optimus 2.0 vanta undici gradi di libertà. Più gradi di libertà significano una struttura più complessa e requisiti motori più elevati. Poiché lo spazio per le mani è limitato, i motori utilizzati devono essere compatti. Risposta rapida, avvio-arresto preciso, coppia elevata e dimensioni ridotte sono essenziali per i motori che controllano la mano abile.
In quanto rappresentante di motori piccoli e di alta precisione, il motore a tazza cava svolge un ruolo insostituibile nella mano abile. Il motore a tazza cava è un tipo speciale di servomotore CC a magneti permanenti con struttura senza nucleo, disponibile sia nella versione brushless che con spazzole. La struttura senza nucleo elimina la perdita di energia causata dal nucleo, riducendo il peso e la perdita di energia meccanica, ottenendo così un'efficienza estremamente elevata.
Inoltre, con un'inerzia di massa ridotta, il motore a tazza cava può ottenere una guida dinamica in una costante di tempo meccanica estremamente breve se combinato con una coppia elevata. Queste caratteristiche si allineano perfettamente con le esigenze dei robot umanoidi.
### Sviluppo accelerato di motori a tazza cava azionati da robot umanoidi
Secondo le stime di NTCysd, la dimensione del mercato globale dei motori a tazza cava era di 700 milioni di dollari nel 2022 e si prevede che raggiungerà 1,2 miliardi di dollari entro il 2028. Questa previsione non tiene conto del potenziale aumento della domanda da parte dei robot umanoidi. In Optimus 2.0, Tesla utilizza sei motori a tazza cava per raggiungere undici gradi di libertà, con un prezzo unitario di $ 150-$ 300 per motore. Sulla base di questo volume, il futuro sviluppo dei robot umanoidi amplierà in modo significativo le dimensioni del mercato dei motori a tazza cava solo nel settore dei robot umanoidi.
Attualmente, aziende come Maxon, Faulhaber e Portescap sono leader nel settore, avendo iniziato presto nel mercato dei motori a tazza cava. In Cina, diversi produttori di motori sono anche in grado di fornire o stanno pianificando di produrre motori a tazza cava ad alte prestazioni per soddisfare l’enorme domanda futura in questo mercato dall’oceano blu.
Con la progressiva applicazione di robot umanoidi come Optimus nel mercato finale, la domanda di motori a tazza cava aumenterà senza dubbio in modo significativo.
### Rapido sviluppo di micromotori ad alte prestazioni riflesso nei motori a tazza cava
I motori a tazza cava sono un tipo di motore CC, motore a magnete permanente e servomotore e possono anche essere classificati come micromotori. I micromotori si riferiscono generalmente a prodotti elettromeccanici con potenza compresa tra centinaia di milliwatt e centinaia di watt, con un diametro del telaio non superiore a 160 mm o un'altezza centrale non superiore a 90 mm.
In precedenza, al seminario Advanced Motor Control Technology, sono stati presentati resoconti sui micromotori, evidenziando che l'intero campo dei micromotori, guidato dalla domanda del mercato, sta vivendo una rapida crescita, in particolare i micromotori ad alte prestazioni con dimensioni ridotte e coppia elevata. Il motore a tazza cava è solo un esempio di questa tendenza.
Secondo un rapporto di analisi di Grand View Research, la dimensione del mercato globale dei micromotori ammontava a 40,07 miliardi di dollari nel 2022. La domanda di miniaturizzazione per ottenere apparecchiature compatte e ad alte prestazioni sta guidando un rapido sviluppo nel campo dei micromotori, con un tasso di crescita annuo composto previsto del 6,2% nei prossimi cinque anni.
Oltre ai robot umanoidi, il settore automobilistico ha aumentato la domanda di micromotori ad alte prestazioni. Il settore automobilistico è stato il più grande mercato di micromotori nel 2022. Vari sistemi di bordo, tra cui serrature per porte, specchietti retrovisori, finestrini, sedili elettrici, ventole di raffreddamento, pompe dell'acqua, tergicristalli, tettucci apribili, frizioni, condensatori e volanti, richiedono tutti motori più piccoli e leggeri.
I micromotori automobilistici ad alte prestazioni forniscono una guida precisa e affidabile in dimensioni ridotte, ottenendo un controllo del movimento più efficiente, garantendo prestazioni, sicurezza e comfort del veicolo, pur mantenendo un'elevata efficienza energetica. Inoltre, è in aumento anche l’uso di micromotori ad alte prestazioni nei sistemi di sicurezza come i sistemi di frenatura antibloccaggio.
Ad alte prestazioni i micromotori , esemplificati dai motori a tazza cava, consentono di ottenere prestazioni del motore superiori in un telaio più piccolo. In futuro, non solo i motori a tazza cava ma anche i micromotori ad alte prestazioni con dimensioni ridotte, risposta rapida, avvio-arresto preciso e coppia elevata troveranno più applicazioni in vari settori, rappresentando un'importante direzione per lo sviluppo dei motori.
