Okrem plynulejšieho ovládania postoja pri chôdzi zaujme Teslov druhá generácia humanoidného robota Optimus svojou schopnosťou bez námahy a presne vyberať a umiestňovať vajíčka. Bezproblémové a stabilné uchopenie demonštruje rafinované schopnosti robota ovládať rukou.
Šikovná ruka humanoidného robota je špecializovaný koncový efektor navrhnutý na základe ľudskej kineziológie, úplne odlišný od koncových efektorov bežných priemyselných robotov. Bežné priemyselné robotické koncové efektory môžu vykonávať iba špecifické úlohy, ako je uchopenie alebo zváranie, zatiaľ čo šikovná ruka podporovaná viacerými senzormi a stupňami voľnosti dokáže napodobňovať funkcie ľudskej ruky. S rastúcim trendom na trhu s humanoidnými robotmi si značnú pozornosť získali aj motory s dutým pohárom v týchto šikovných rukách.
Nevyhnutné Motory s dutým pohárom pre humanoidné roboty
Koncový efektor robota sa vzťahuje na akýkoľvek nástroj pripevnený k okraju (kĺbu) robota, ktorý má špecifické funkcie potrebné na to, aby robot dokončil úlohy. Koncový efektor určuje zaťaženie robota a prevádzkovú presnosť. Tradičné priemyselné robotické koncové efektory, založené na aplikačných požiadavkách, môžu vo všeobecnosti vykonávať iba úlohy jedného typu, ako je uchopenie, zdvíhanie alebo zváranie. Ich všestrannosť je obmedzená, vhodná len pre špecifické alebo veľmi málo podobných scenárov, ďaleko od flexibility ľudských rúk.
Ako koncový efektor pre humanoidné roboty, šikovná ruka mapuje funkcie ľudskej ruky, čo umožňuje jednoduchšie používanie rôznych nástrojov a nástrojov, ktoré sa vyskytujú v každodennom živote. Bez šikovnej ruky možno humanoidného robota len ťažko považovať za skutočne inteligentného. V úvodnom videu Optimus 2.0 ho Tesla vybavila citlivejšou šikovnou rukou s jedenástimi stupňami voľnosti.
Stupne voľnosti robota odrážajú jeho flexibilitu pohybu, jeho schopnosť zvládnuť rôzne úlohy a jeho maximálny prevádzkový výkon. Vo všeobecnosti platí, že čím viac stupňov voľnosti, tým viac sa robot približuje k funkciám ľudskej ruky, čím sa zvyšuje všestrannosť, ale aj zložitosť ovládania. Priemyselné roboty zvyčajne nepresahujú šesť stupňov voľnosti, pričom väčšina z nich má iba tri až štyri.
Koncový efektor Optimus 2.0 sa môže pochváliť jedenástimi stupňami voľnosti. Viac stupňov voľnosti znamená zložitejšiu štruktúru a vyššie požiadavky na motor. Keďže priestor na ruky je obmedzený, použité motory musia byť kompaktné. Rýchla odozva, presný štart-stop, vysoký krútiaci moment a malé rozmery sú nevyhnutné pre motory ovládajúce šikovnú ruku.
Ako zástupca malých, vysoko presných motorčekov hrá motor s dutým pohárom nezastupiteľnú úlohu v šikovnej ruke. Dutý hrnčekový motor je špeciálny typ DC servomotora s permanentným magnetom s bezjadrovou štruktúrou, dostupný v bezkomutátorovej aj kefovanej verzii. Štruktúra bez jadra eliminuje straty energie spôsobené jadrom, znižuje hmotnosť a straty mechanickej energie, čím sa dosahuje extrémne vysoká účinnosť.
Navyše so zníženou zotrvačnosťou hmoty môže motor s dutou miskou dosiahnuť dynamickú jazdu v extrémne krátkej mechanickej časovej konštante v kombinácii s vysokým krútiacim momentom. Tieto vlastnosti dokonale zodpovedajú potrebám humanoidných robotov.
### Zrýchlený vývoj dutých pohárových motorov poháňaných humanoidnými robotmi
Podľa odhadov NTCysd bola veľkosť globálneho trhu s dutými miskovými motormi v roku 2022 700 miliónov USD a očakáva sa, že do roku 2028 dosiahne 1,2 miliardy USD. Táto predpoveď neberie do úvahy potenciálny nárast dopytu zo strany humanoidných robotov. V Optimus 2.0 Tesla používa šesť dutých pohárových motorov na dosiahnutie jedenástich stupňov voľnosti s jednotkovou cenou 150 – 300 USD za motor. Na základe tohto objemu budúci vývoj humanoidných robotov výrazne rozšíri trhovú veľkosť motorov s dutými pohármi len v sektore humanoidných robotov.
V súčasnosti vedú v tejto oblasti spoločnosti ako Maxon, Faulhaber a Portescap, ktoré začali na trhu motorov s dutými pohármi skoro. V Číne je niekoľko výrobcov motorov tiež schopných poskytnúť alebo plánujú vyrábať vysokovýkonné motory s dutými pohármi, aby uspokojili obrovský budúci dopyt na tomto trhu s modrým oceánom.
S postupným uplatňovaním humanoidných robotov, ako je Optimus, na konečnom trhu sa nepochybne výrazne zvýši dopyt po motoroch s dutými pohármi.
### Rýchly vývoj vysokovýkonných mikromotorov odrážajúcich sa v motoroch s dutým pohárom
Motory s dutou miskou sú typom jednosmerného motora, motora s permanentným magnetom a servomotora a možno ich tiež klasifikovať ako mikromotory. Mikromotory vo všeobecnosti označujú elektromechanické produkty s výkonom od stoviek miliwattov do stoviek wattov, s priemerom rámu nepresahujúcim 160 mm alebo výškou stredu nepresahujúcou 90 mm.
Predtým na seminári Advanced Motor Control Technology Seminar boli správy o mikromotoroch, ktoré zdôrazňovali, že celá oblasť mikromotorov, poháňaná dopytom na trhu, zažíva rýchly rast, najmä vysokovýkonné mikromotory s malými rozmermi a vysokým krútiacim momentom. Motor s dutým pohárom je len jedným príkladom tohto trendu.
Podľa analytickej správy spoločnosti Grand View Research bola veľkosť globálneho trhu s mikromotormi v roku 2022 40,07 miliardy USD. Požiadavka na miniaturizáciu na dosiahnutie kompaktného a vysokovýkonného zariadenia poháňa rýchly vývoj v oblasti mikromotorov s očakávaným ročným rastom 6,2 % počas nasledujúcich piatich rokov.
Okrem humanoidných robotov automobilový sektor zvyšuje dopyt po vysokovýkonných mikromotoroch. Automobilový sektor bol najväčším trhom s mikromotormi v roku 2022. Rôzne systémy v automobiloch, vrátane zámkov dverí, spätných zrkadiel, okien, elektrických sedadiel, chladiacich ventilátorov, vodných čerpadiel, stieračov, strešných okien, spojok, kondenzátorov a volantov, všetky vyžadujú menšie a ľahšie motory.
Vysokovýkonné automobilové mikromotory poskytujú presný a spoľahlivý pohon v malých rozmeroch, čím sa dosahuje efektívnejšie ovládanie pohybu, zaisťuje výkon vozidla, bezpečnosť a pohodlie pri zachovaní vysokej energetickej účinnosti. Okrem toho sa zvyšuje aj používanie vysokovýkonných mikromotorov v bezpečnostných systémoch, ako sú napríklad protiblokovacie brzdové systémy.
Vysoký výkon mikromotory , ktorých príkladom sú motory s dutou miskou, umožňujú dosiahnuť vynikajúci výkon motora v menšom ráme. V budúcnosti nájdu nielen motory s dutou miskou, ale aj vysokovýkonné mikromotory s malými rozmermi, rýchlou odozvou, presným štartom a zastavením a vysokým krútiacim momentom viac aplikácií v rôznych odvetviach, čo predstavuje dôležitý smer pre vývoj motorov.
