Naast een soepelere loophoudingscontrole maakt Tesla's mensachtige robot van de tweede generatie, Optimus, indruk met zijn vermogen om moeiteloos en nauwkeurig eieren op te pakken en te plaatsen. Het naadloze en stabiele grijpen demonstreert de verfijnde handbedieningsmogelijkheden van de robot.
De behendige hand van een mensachtige robot is een gespecialiseerde eindeffector, ontworpen op basis van de menselijke kinesiologie, totaal verschillend van de eindeffectoren van gewone industriële robots. Reguliere eindeffectors van industriële robots kunnen alleen specifieke taken uitvoeren, zoals grijpen of lassen, terwijl de behendige hand, ondersteund door meerdere sensoren en vrijheidsgraden, menselijke handfuncties kan nabootsen. Met de groeiende trend op de markt voor humanoïde robots hebben de holle kopmotoren in deze handige handen ook veel aandacht gekregen.
Essentieel Holle kopmotoren voor humanoïde robots
De eindeffector van een robot verwijst naar elk gereedschap dat aan de rand (gewricht) van een robot is bevestigd en dat specifieke functies heeft die nodig zijn om de robot taken te laten voltooien. De eindeffector bepaalt de belasting en operationele nauwkeurigheid van de robot. Traditionele industriële roboteindeffectoren kunnen, afhankelijk van de toepassingsvereisten, over het algemeen alleen taken van één type uitvoeren, zoals grijpen, heffen of lassen. Hun veelzijdigheid is beperkt, alleen geschikt voor specifieke of zeer weinig vergelijkbare scenario's, verre van de flexibiliteit van menselijke handen.
Als eindeffector voor humanoïde robots brengt de behendige hand de functies van de menselijke hand in kaart, waardoor het gebruik van verschillende gereedschappen en instrumenten die in het dagelijks leven voorkomen, gemakkelijker wordt. Zonder behendige hand kan een mensachtige robot nauwelijks als echt intelligent worden beschouwd. In de introductievideo van Optimus 2.0 rustte Tesla hem uit met een responsievere, behendige hand met elf vrijheidsgraden.
De vrijheidsgraden van een robot weerspiegelen zijn bewegingsflexibiliteit, zijn vermogen om verschillende taken uit te voeren en zijn maximale operationele prestaties. Over het algemeen geldt dat hoe meer vrijheidsgraden, hoe dichter de robot bij menselijke handfuncties komt, waardoor de veelzijdigheid maar ook de complexiteit van de besturing toeneemt. Industriële robots overschrijden doorgaans niet meer dan zes vrijheidsgraden, terwijl de meeste slechts drie tot vier vrijheidsgraden hebben.
De eindeffector van Optimus 2.0 beschikt over elf vrijheidsgraden. Meer vrijheidsgraden betekenen een complexere structuur en hogere motorische eisen. Omdat de handruimte beperkt is, moeten de gebruikte motoren compact zijn. Snelle respons, nauwkeurige start-stop, hoog koppel en kleine afmetingen zijn essentieel voor motoren die de behendige hand besturen.
Als vertegenwoordiger van kleine, uiterst nauwkeurige motoren speelt de holle kopmotor een onvervangbare rol in de behendige hand. De holle kopmotor is een speciaal type DC-permanente magneetservomotor met een kernloze structuur, verkrijgbaar in zowel borstelloze als geborstelde versies. De kernloze structuur elimineert energieverlies veroorzaakt door de kern, waardoor het gewicht en mechanisch energieverlies worden verminderd, waardoor een extreem hoog rendement wordt bereikt.
Bovendien kan de holle kopmotor, met een verminderde massatraagheid, dynamisch rijden realiseren in een extreem korte mechanische tijdconstante, in combinatie met een hoog koppel. Deze kenmerken sluiten perfect aan bij de behoeften van humanoïde robots.
### Versnelde ontwikkeling van holle kopmotoren aangedreven door humanoïde robots
Volgens schattingen van NTCysd bedroeg de mondiale marktomvang voor holle kopmotoren in 2022 700 miljoen dollar en zal deze in 2028 naar verwachting 1,2 miljard dollar bereiken. Deze voorspelling houdt geen rekening met de potentiële stijging van de vraag naar humanoïde robots. In Optimus 2.0 gebruikt Tesla zes holle kopmotoren om elf vrijheidsgraden te bereiken, met een eenheidsprijs van $150-$300 per motor. Op basis van dit volume zal de toekomstige ontwikkeling van humanoïde robots de marktomvang van holle kopmotoren alleen al in de humanoïde robotsector aanzienlijk vergroten.
Momenteel zijn bedrijven als Maxon, Faulhaber en Portescap toonaangevend, omdat ze al vroeg zijn begonnen op de markt voor holle-cupmotoren. In China zijn verschillende motorfabrikanten ook in staat hoogwaardige holle-kopmotoren te leveren of zijn ze van plan deze te produceren om aan de enorme toekomstige vraag op deze blauwe oceaanmarkt te voldoen.
Met de geleidelijke toepassing van humanoïde robots zoals Optimus op de eindmarkt zal de vraag naar holle kopmotoren ongetwijfeld aanzienlijk toenemen.
### Snelle ontwikkeling van hoogwaardige micromotoren, weerspiegeld in holle kopmotoren
Holle kopmotoren zijn een soort gelijkstroommotor, permanente magneetmotor en servomotor, en ze kunnen ook worden geclassificeerd als micromotoren. Micromotoren verwijzen over het algemeen naar elektromechanische producten met een vermogen variërend van honderden milliwatt tot honderden watt, met een framediameter van niet meer dan 160 mm of een middenhoogte van niet meer dan 90 mm.
Eerder waren er op het Advanced Motor Control Technology Seminar rapporten over micromotoren, waarin werd benadrukt dat het hele veld van micromotoren, aangedreven door de marktvraag, een snelle groei doormaakt, vooral krachtige micromotoren met een klein formaat en een hoog koppel. De holle kopmotor is slechts één voorbeeld van deze trend.
Volgens een analyserapport van Grand View Research bedroeg de mondiale marktomvang voor micromotoren in 2022 $40,07 miljard. De vraag naar miniaturisatie om compacte, hoogwaardige apparatuur te realiseren zorgt voor een snelle ontwikkeling op het gebied van micromotoren, met een verwachte samengestelde jaarlijkse groei van 6,2% in de komende vijf jaar.
Naast humanoïde robots heeft de automobielsector de vraag naar krachtige micromotoren vergroot. De automobielsector was in 2022 de grootste markt voor micromotoren. Verschillende systemen in de auto, waaronder deursloten, achteruitkijkspiegels, ramen, elektrische stoelen, koelventilatoren, waterpompen, ruitenwissers, schuifdaken, koppelingen, condensors en stuurwielen, vereisen allemaal kleinere en lichtere motoren.
Hoogwaardige micromotoren voor auto's zorgen voor een nauwkeurige en betrouwbare aandrijving in een klein formaat, waardoor een efficiëntere bewegingscontrole wordt bereikt, waardoor de prestaties, veiligheid en comfort van het voertuig worden gegarandeerd, terwijl de hoge energie-efficiëntie behouden blijft. Bovendien neemt ook het gebruik van krachtige micromotoren in veiligheidssystemen zoals antiblokkeerremsystemen toe.
Hoge prestaties micromotoren , bijvoorbeeld holle cupmotoren, maken het mogelijk superieure motorprestaties te bereiken in een kleiner frame. In de toekomst zullen niet alleen holle-kopmotoren, maar ook krachtige micromotoren met een klein formaat, snelle respons, nauwkeurige start-stop en hoog koppel meer toepassingen vinden in verschillende industrieën, wat een belangrijke richting voor de motorontwikkeling vertegenwoordigt.
