В дополнение к более плавному управлению осанкой при ходьбе, гуманоидный робот Tesla второго поколения, Optimus, впечатляет своей способностью легко и точно собирать и размещать яйца. Плавный и устойчивый захват демонстрирует усовершенствованные возможности ручного управления робота.
Ловкая рука робота-гуманоида представляет собой специализированный концевой эффектор, созданный на основе кинезиологии человека и полностью отличающийся от концевых эффекторов обычных промышленных роботов. Обычные рабочие органы промышленного робота могут выполнять только определенные задачи, такие как захват или сварка, тогда как ловкая рука, поддерживаемая множеством датчиков и степенями свободы, может имитировать функции человеческой руки. С растущей тенденцией на рынке роботов-гуманоидов двигатели с полыми чашками в этих ловких руках также привлекли значительное внимание.
Существенный Двигатели с полыми чашками для роботов-гуманоидов
Конечный эффектор робота — это любой инструмент, прикрепленный к краю (суставу) робота, который имеет определенные функции, необходимые роботу для выполнения задач. Конечный эффектор определяет нагрузку робота и точность работы. Традиционные концевые исполнительные механизмы промышленных роботов, в зависимости от требований применения, обычно могут выполнять только задачи одного типа, такие как захват, подъем или сварка. Их универсальность ограничена, они подходят только для конкретных или очень немногих подобных сценариев и далеки от гибкости человеческих рук.
В качестве конечного эффектора для роботов-гуманоидов ловкая рука отображает функции человеческой руки, что позволяет легче использовать различные инструменты и инструменты, встречающиеся в повседневной жизни. Без ловкой руки человекоподобного робота вряд ли можно считать по-настоящему разумным. Во вступительном видеоролике Optimus 2.0 Tesla оснастила его более отзывчивой и ловкой рукой с одиннадцатью степенями свободы.
Степени свободы робота отражают его гибкость движений, его способность решать различные задачи и его максимальные эксплуатационные характеристики. Вообще говоря, чем больше степеней свободы, тем ближе робот становится к функциям человеческой руки, что повышает универсальность, но также и сложность управления. Промышленные роботы обычно не имеют более шести степеней свободы, а большинство из них имеют только три-четыре.
Конечный эффектор Optimus 2.0 может похвастаться одиннадцатью степенями свободы. Больше степеней свободы означает более сложную структуру и более высокие требования к двигателю. Поскольку пространство для рук ограничено, используемые двигатели должны быть компактными. Быстрый отклик, точный старт-стоп, высокий крутящий момент и небольшой размер необходимы для управления моторами ловкой рукой.
Являясь представителем небольших высокоточных двигателей, двигатель с полой чашкой играет незаменимую роль в ловкой руке. Двигатель с полой чашкой представляет собой особый тип серводвигателя постоянного тока с постоянными магнитами и бессердечниковой конструкцией, доступный как в бесщеточной, так и в щеточной версии. Конструкция без сердечника исключает потери энергии, вызванные сердечником, уменьшая вес и потери механической энергии, обеспечивая тем самым чрезвычайно высокий КПД.
Более того, благодаря уменьшенной инерции массы двигатель с полым стаканом может обеспечить динамичное движение за чрезвычайно короткую механическую постоянную времени в сочетании с высоким крутящим моментом. Эти характеристики идеально соответствуют потребностям гуманоидных роботов.
### Ускоренная разработка двигателей с полыми чашками, приводимых в движение роботами-гуманоидами
По оценкам NTCysd, объем мирового рынка двигателей с полыми чашками в 2022 году составил 700 миллионов долларов, а к 2028 году ожидается, что он достигнет 1,2 миллиарда долларов. Этот прогноз не учитывает потенциальный рост спроса на роботов-гуманоидов. В Optimus 2.0 Tesla использует шесть двигателей с полыми чашками для достижения одиннадцати степеней свободы, цена за единицу составляет 150–300 долларов за двигатель. Судя по этому объему, будущее развитие гуманоидных роботов значительно расширит размер рынка двигателей с полыми чашками только в секторе гуманоидных роботов.
В настоящее время такие компании, как Maxon, Faulhaber и Portescap, лидируют в этой области, рано начав работу на рынке двигателей с полыми чашками. В Китае несколько производителей двигателей также способны поставлять или планируют производить высокопроизводительные двигатели с полым стаканом, чтобы удовлетворить огромный будущий спрос на этом рынке голубого океана.
С постепенным внедрением роботов-гуманоидов, таких как Optimus, на конечном рынке спрос на двигатели с полыми чашками, несомненно, значительно увеличится.
### Быстрое развитие высокопроизводительных микродвигателей, отраженное в двигателях с полым стаканом
Двигатели с полой чашкой представляют собой тип двигателя постоянного тока, двигателя с постоянными магнитами и серводвигателя, их также можно классифицировать как микродвигатели. Микродвигатели обычно относятся к электромеханическим изделиям мощностью от сотен милливатт до сотен ватт, с диаметром рамы не более 160 мм или высотой центра не более 90 мм.
Ранее на семинаре по передовым технологиям управления двигателями были доклады о микродвигателях, в которых подчеркивалось, что вся область микродвигателей, движимая рыночным спросом, переживает быстрый рост, особенно высокопроизводительные микродвигатели с небольшими размерами и высоким крутящим моментом. Двигатель с полой чашкой — лишь один пример этой тенденции.
Согласно аналитическому отчету Grand View Research, объем мирового рынка микромоторов в 2022 году составил 40,07 миллиарда долларов. Спрос на миниатюризацию для создания компактного и высокопроизводительного оборудования стимулирует быстрое развитие в области микромоторов с ожидаемым совокупным годовым темпом роста в 6,2% в течение следующих пяти лет.
Помимо роботов-гуманоидов, в автомобильном секторе растет спрос на высокопроизводительные микродвигатели. Автомобильный сектор был крупнейшим рынком микромоторов в 2022 году. Для различных автомобильных систем, включая дверные замки, зеркала заднего вида, окна, электрические сиденья, вентиляторы охлаждения, водяные помпы, дворники, люки на крыше, сцепления, конденсаторы и рулевые колеса, требуются меньшие и легкие двигатели.
Высокопроизводительные автомобильные микродвигатели обеспечивают точный и надежный привод при небольших размерах, обеспечивая более эффективное управление движением, обеспечивая производительность, безопасность и комфорт автомобиля, сохраняя при этом высокую энергоэффективность. Кроме того, увеличивается использование высокопроизводительных микродвигателей в системах безопасности, таких как антиблокировочные тормозные системы.
Высокая производительность микродвигатели , например двигатели с полым стаканом, позволяют добиться превосходных характеристик двигателя в корпусе меньшего размера. В будущем не только двигатели с полым стаканом, но и высокопроизводительные микродвигатели с небольшим размером, быстрым откликом, точным пуском и остановкой и высоким крутящим моментом найдут больше применений в различных отраслях промышленности, что представляет собой важное направление разработки двигателей.
