Oprócz płynniejszej kontroli postawy podczas chodzenia humanoidalny robot Tesli drugiej generacji, Optimus, imponuje zdolnością do łatwego i dokładnego podnoszenia i umieszczania jaj. Płynne i pewne chwytanie demonstruje wyrafinowane możliwości robota w zakresie sterowania ręcznego.
Zręczna ręka humanoidalnego robota to wyspecjalizowany efektor końcowy zaprojektowany w oparciu o kinezjologię człowieka, zupełnie odmienny od efektorów końcowych zwykłych robotów przemysłowych. Zwykłe chwytaki robotów przemysłowych mogą wykonywać tylko określone zadania, takie jak chwytanie lub spawanie, podczas gdy zręczna ręka, wspierana przez wiele czujników i stopni swobody, może naśladować funkcje ludzkiej ręki. Wraz z rosnącym trendem na rynku robotów humanoidalnych, silniki z wydrążonym kubkiem w tych zręcznych dłoniach również wzbudziły duże zainteresowanie.
Niezbędny Silniki z pustymi miskami dla robotów humanoidalnych
Efektor końcowy robota to dowolne narzędzie przymocowane do krawędzi (przegubu) robota, które pełni określone funkcje niezbędne robotowi do wykonywania zadań. Efektor końcowy określa obciążenie robota i precyzję działania. Tradycyjne chwytaki robotów przemysłowych, w zależności od wymagań aplikacji, mogą zazwyczaj wykonywać tylko zadania jednego rodzaju, takie jak chwytanie, podnoszenie lub spawanie. Ich wszechstronność jest ograniczona, nadaje się tylko do określonych lub bardzo nielicznych podobnych scenariuszy, odległych od elastyczności ludzkich rąk.
Jako efektor końcowy robotów humanoidalnych, zręczna dłoń odwzorowuje funkcje ludzkiej dłoni, umożliwiając łatwiejsze korzystanie z różnych narzędzi i instrumentów spotykanych w życiu codziennym. Bez zręcznej ręki humanoidalnego robota trudno uznać za naprawdę inteligentnego. W filmie wprowadzającym Optimusa 2.0 Tesla wyposażył go w bardziej responsywną, zręczną rękę o jedenastu stopniach swobody.
Stopnie swobody robota odzwierciedlają jego elastyczność ruchu, zdolność do wykonywania różnych zadań i maksymalną wydajność operacyjną. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej stopni swobody, tym bliżej robot zbliża się do funkcji ludzkiej dłoni, co zwiększa wszechstronność, ale także złożoność sterowania. Roboty przemysłowe zazwyczaj nie przekraczają sześciu stopni swobody, a większość ma tylko trzy do czterech.
Efektor końcowy Optimusa 2.0 może pochwalić się jedenastoma stopniami swobody. Większa liczba stopni swobody oznacza bardziej złożoną konstrukcję i wyższe wymagania motoryczne. Ponieważ przestrzeń na dłonie jest ograniczona, stosowane silniki muszą być kompaktowe. Szybka reakcja, precyzyjny start-stop, wysoki moment obrotowy i niewielkie rozmiary są niezbędne w przypadku silników sterujących zręczną ręką.
Jako przedstawiciel małych, precyzyjnych silników, silnik z wydrążoną misą odgrywa niezastąpioną rolę w zręcznej dłoni. Silnik z pustym kubkiem to specjalny typ serwosilnika prądu stałego z magnesami trwałymi o konstrukcji bezrdzeniowej, dostępny zarówno w wersji bezszczotkowej, jak i szczotkowanej. Bezrdzeniowa konstrukcja eliminuje straty energii powodowane przez rdzeń, zmniejszając wagę i straty energii mechanicznej, uzyskując w ten sposób niezwykle wysoką wydajność.
Co więcej, przy zmniejszonej bezwładności masy, silnik z pustym kubkiem może osiągnąć dynamiczną jazdę w wyjątkowo krótkiej mechanicznej stałej czasowej w połączeniu z wysokim momentem obrotowym. Cechy te doskonale odpowiadają potrzebom robotów humanoidalnych.
### Przyspieszony rozwój silników z pustym kubkiem napędzanych przez roboty humanoidalne
Według szacunków NTCysd, wielkość światowego rynku silników z wydrążonym kubkiem wyniosła 700 mln dolarów w 2022 r. i oczekuje się, że do 2028 r. osiągnie 1,2 mld dolarów. Prognoza ta nie uwzględnia potencjalnego wzrostu popytu na roboty humanoidalne. W Optimusie 2.0 Tesla wykorzystuje sześć silników z pustym kubkiem, aby osiągnąć jedenaście stopni swobody, a cena jednostkowa wynosi 150–300 dolarów za silnik. Na podstawie tej wielkości można stwierdzić, że przyszły rozwój robotów humanoidalnych znacznie zwiększy wielkość rynku silników z wydrążonym kubkiem w samym sektorze robotów humanoidalnych.
Obecnie firmy takie jak Maxon, Faulhaber i Portescap przodują w tej dziedzinie, wcześnie rozpoczynając działalność na rynku silników z wydrążonym kubkiem. W Chinach kilku producentów silników jest również w stanie dostarczyć lub planuje produkować wysokowydajne silniki z wydrążonym kubkiem, aby zaspokoić ogromne przyszłe zapotrzebowanie na rynku błękitnego oceanu.
Wraz ze stopniowym wprowadzaniem na rynek końcowy robotów humanoidalnych, takich jak Optimus, zapotrzebowanie na silniki z wydrążonym kubkiem niewątpliwie znacząco wzrośnie.
### Szybki rozwój mikrosilników o wysokiej wydajności odzwierciedlony w silnikach z wydrążonym korpusem
Silniki z pustym kubkiem to rodzaj silnika prądu stałego, silnika z magnesami trwałymi i silnika serwo, ale można je również sklasyfikować jako mikrosilniki. Mikrosilniki ogólnie odnoszą się do produktów elektromechanicznych o mocy od setek miliwatów do setek watów, o średnicy ramy nieprzekraczającej 160 mm lub wysokości środkowej nieprzekraczającej 90 mm.
Wcześniej podczas seminarium dotyczącego zaawansowanej technologii sterowania silnikami przedstawiono raporty na temat mikrosilników, podkreślając, że cała branża mikrosilników, napędzana popytem rynkowym, odnotowuje szybki rozwój, zwłaszcza mikrosilniki o wysokiej wydajności, małych rozmiarach i wysokim momencie obrotowym. Silnik z pustym kubkiem to tylko jeden z przykładów tego trendu.
Według raportu analitycznego firmy Grand View Research wielkość globalnego rynku mikrosilników w 2022 r. wyniosła 40,07 miliarda dolarów. Zapotrzebowanie na miniaturyzację w celu uzyskania kompaktowego sprzętu o wysokiej wydajności napędza szybki rozwój w dziedzinie mikrosilników, przy oczekiwanej łącznej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 6,2% w ciągu najbliższych pięciu lat.
Oprócz robotów humanoidalnych sektor motoryzacyjny zwiększa swoje zapotrzebowanie na mikrosilniki o wysokiej wydajności. Sektor motoryzacyjny był największym rynkiem mikrosilników w 2022 r. Różne systemy samochodowe, w tym zamki do drzwi, lusterka wsteczne, szyby, elektryczne fotele, wentylatory chłodzące, pompy wody, wycieraczki, szyberdachy, sprzęgła, skraplacze i kierownice, wszystkie wymagają mniejszych i lżejszych silników.
Wysokowydajne mikrosilniki samochodowe zapewniają precyzyjny i niezawodny napęd przy niewielkich rozmiarach, osiągając bardziej efektywną kontrolę ruchu, zapewniając osiągi pojazdu, bezpieczeństwo i komfort, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej efektywności energetycznej. Ponadto wzrasta również zastosowanie wysokowydajnych mikrosilników w układach bezpieczeństwa, takich jak układy przeciwblokujące.
Wysoka wydajność mikrosilniki , na przykład silniki z wydrążonym kubkiem, umożliwiają osiągnięcie doskonałej wydajności silnika w mniejszej ramie. W przyszłości nie tylko silniki z pustym kubkiem, ale także wysokowydajne mikrosilniki o małych rozmiarach, szybkiej reakcji, precyzyjnym rozruchu i wysokim momencie obrotowym znajdą więcej zastosowań w różnych gałęziach przemysłu, co stanowi ważny kierunek rozwoju silników.
