Humanoidni roboti so postali sijoč biser na področju umetne inteligence.
V zadnjih letih so humanoidni roboti postali sijoč biser na področju umetne inteligence s svojo široko uporabo na številnih področjih, kot sta zdravstvena oskrba in storitev. Za nadaljnjo spodbujanje razvoja industrije so lokalne oblasti uvedle politike za povečanje podpore humanoidnim robotom in njihovim ključnim sestavnim delom. V industrijski verigi humanoidnega robota ima motor iz votlega skodelice pomembno vlogo v sistemu za nadzor gibanja humanoidnega robota, kot je jedrna sestavina Tesla humanoidnega robota, ki je spreten rok, je motor iz votlega skodelice, en sam sklop robota 12 (6 vsake desne roke). Namen tega prispevka je razpravljati o tehničnih značilnostih, stanju na trgu in prihodnjih možnostih motornega motorja Hollow Cup z raziskavo.
Kaj je Motor votle skodelice
1. koncept in razvrstitev motorja
Električni motor je naprava, ki električno energijo pretvori v mehansko energijo. Za ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja uporablja energično tuljavo (to je stator) in se uporablja za rotor (kot je aluminijasti okvir zaprtega veverice) za tvorbo magnetoelektričnega rotacijskega navora, ki naj bi pretvoril silo, ki nastane s tokom toka v magnetnem polju v vrteče se. Načelo je, da uporabite magnetno polje, da sili tok, da se motor vrti.
Osnovno načelo vrtenja motorja: okoli stalnega magneta z vrtečo se osi 1 zavrtite magnet (tako da je ustvarjeno vrteče se magnetno polje), 2 po načelu N pola in s pol heteropolne privlačnosti, isto polno repulzijo, 3 se bo vrtel magnet z vrtečo se osi.
V motorju je pravzaprav tok, ki teče skozi žico, ki ustvarja vrteče se magnetno polje (magnetna sila) okoli njega, zaradi česar se magnet vrti. Ko je žica navita v tuljavo, se magnetna sila sintetizira tako, da tvori velik pretok magnetnega polja (magnetni tok), kar ima za posledico polov N in S. Z vstavitvijo železovega jedra v tuljavo žice postanejo lažje prehod magnetnega polja in lahko ustvarijo močnejšo magnetno silo.
Struktura motorja je sestavljena predvsem iz dveh delov: statorja in rotorja.
Stator: Stacionarni del motorja, katerega glavna struktura vključuje magnetni drog, navijanje in nosilec. Magnetni pol je del motorja, ki ustvarja magnetno polje, ki je običajno sestavljeno iz železnega jedra in tuljav. Navijanje je tuljava v statorju, običajno sestavljena iz prevodnikov in izolacije, katere vloga je ustvarjanje magnetnega polja, ko skozi njega preide električni tok. Nosilec je podporna struktura statorja, običajno iz aluminijeve zlitine in drugih materialov, z dobro korozijsko odpornostjo in močjo.
ROTOR: Vrteči se del motorja, katerega glavna struktura vključuje armaturo, ležaje in končne pokrovčke. Armatura je tuljava v rotorju, običajno sestavljena iz prevodnikov in izolacije, katere vloga je ustvarjanje magnetnega polja, ko skozi njega preide električni tok. Ležaji so podporna struktura rotorja, običajno iz jekla ali keramike, z dobro odpornostjo na obrabo in korozijo. Končni pokrov je končna struktura motorja, običajno iz aluminijeve zlitine in drugih materialov, z dobrim tesnjenjem in močjo.
2, Opredelitev in razvrstitev motornega motorja Hollow Cup
Leta 1958 je Dr.ff Aulhaber razvil nagnjeno tehnologijo vijugaste tuljave in leta 1965 pridobil ustrezen patent za motorno skodelico, kar je označilo pojav motornega motorja, njegova ustvarjalna konstrukcijska zasnova pa omogoča, da je motor manjša velikost in večjo učinkovitost. Motor votle skodelice spada v servo motorja z DC trajnim magnetom, motorična struktura je prikazana na naslednji sliki, sestavljena predvsem iz statorja in rotorja. Stator je sestavljen iz silicijeve jeklene pločevine in navitja tuljave, silicijeva jeklena pločevina brez strukture zobnega žleba pa se lahko izogne učinku zobnega žleba in zmanjša izgubo železa in izgubo vrtinčnega toka. Rotor je sestavljen iz trajnega magneta, vrteče se gred in njegovih fiksnih delov, motor pa uporablja obročni trajni magnet, ki ga je enostavno obdelati in namestiti.
V primerjavi z navadnimi motorji je največja značilnost rotorja ta, da se v strukturi tradicionalnega motorja razbije skozi strukturo rotorja in uporablja rotor brez jedra, znan tudi kot rotor votla skodelice. Rotor je struktura v obliki votle skodelice, obdana z navijanjem in magneti. V navadnih motorjih je vloga železnega jedra predvsem: 1) koncentrirana in usmerjanje magnetnega polja: železno jedro je izdelano iz materiala z visoko magnetno prepustnostjo (kot je silicijev jekleni list), ki lahko koncentrira in vodi magnetno tok, s čimer se izboljša trdnost magnetnega polja in učinkovitost motorja; 2. V motorju votle skodelice se kot rotor uporablja tankosteni votli valj, votli valj pa je ranjen neposredno znotraj navitja brez dodatne podpore jedra. Prednosti brezveznega oblikovanja: 1) Odpravljanje izgub vrtinčnega toka in histereze: Železno jedro v skupnem motorju bo v izmeničnem magnetnem polju proizvajalo izgube vrtinčnega toka in histereze, kar bo zmanjšalo učinkovitost motorja. Motor votlega skodelice uporablja brezhibni rotor, ki popolnoma odpravlja te izgube in s tem izboljša učinkovitost pretvorbe energije motorja. 2) Zmanjšajte težo in vztrajnostni trenutek: zasnova brez jedra znatno zmanjša težo rotorja, zaradi česar je celoten motor lažji. Hkrati zmanjšanje vztrajnostnega trenutka omogoča motorju hitrejši odziv in večji pospešek, kar je zelo koristno za scenarije uporabe, ki zahtevajo hiter začetek in zaustavitev.
Hkrati lahko natančna zasnova strukture votlega valja in postavitve navijanja optimizira porazdelitev magnetnega polja znotraj motornega motorja votle skodelice, zmanjša magnetno uhajanje in izgubo energije ter še izboljša učinkovitost in delovanje motorja.
Motor votle skodelice lahko razdelimo na dve vrsti v skladu z načinom komutacije: eden je motor s čopičem iz votle skodelice, ki sprejme način komutacije mehanskega ogljikovega čopiča; Drugi je motor brez votlega skodelice, ki nadomešča komutacijo čopiča z elektronsko komutacijo, pri čemer se izognemo električnim delcem iskre in tonerja, ki nastanejo med delovanjem motorja krtače, zmanjšajo hrup in povečajo življenjsko dobo motorja. Iz primerjave različnih produktov električnih naprav Mingzhi na naslednji sliki je razvidno, da v motornem motorju brez krtače ni potrebe po krtači, vendar senzor dvorane zazna signal rotorskega magnetnega polja, mehanski preobrat spremeni v elektronski signal in še dodatno poenostavi fizično strukturo volilne skodelice.
3, prednosti motornih motoric iz votle skodelice
Motor votle skodelice se prelomi skozi strukturo rotorja tradicionalnega motorja v strukturi, zmanjšuje izgubo energije, ki jo povzroča tvorba vrtinčnega toka v železnem jedru, njegova masa in moment vztrajnosti pa se močno zmanjšata, s čimer se zmanjša mehanska izguba energije samega. Če povzamemo, ima motor iz votlega skodelice prednosti visoke gostote moči, dolgega servisnega življenja, hitrega odziva, visokega največjega navora, dobrega odvajanja toplote in tako naprej.
Visoka gostota moči: gostota moči motorja votle skodelice je razmerje med izhodno močjo in težo ali glasnostjo. Glede na težo je neobremenski rotor lažji od navadnega jedrnega rotorja; Glede na učinkovitost odpravlja brezhibno vrtinko in izgubo histereze, ki jo ustvari brezverni rotor, izboljša učinkovitost mikromotorja in zagotavlja visoko izhodno navor in izhodno moč. Največja učinkovitost večine motornih skodelic je več kot 80%, medtem ko je največja učinkovitost večine krtače DC motorjev na splošno približno 50%. Manjša teža in večja učinkovitost omogočata motorjem Hollow Cup, da dosežejo večjo gostoto moči. Zato je motor iz votle skodelice še posebej primeren za aplikacije, ki jih poganjajo bateriji, ki zahtevajo dolga obdobja delovanja, kot so prenosne črpalke za vzorčenje zraka, humanoidni roboti, bionske roke, ročno električno orodje in druge aplikacije.
Visoka gostota navora: Brezmerov dizajn zmanjšuje težo rotorja in moment vztrajnosti, nizek inercijski trenutek pa pomeni, da lahko motor pospeši in upočasni hitreje, s čimer lahko v kratkem času ustvari več navora; Hkrati zaradi odsotnosti železnega jedra naredi motor iz votle skodelice bolj kompakten, manjši in sposoben zagotoviti večji izhod navor v omejenem prostoru.
Dolgo življenjsko dobo: Število obratnih kosov motornega motorja votle skodelice naredi nihanje toka in induktivnost motorja manjši, ko se obrne, kar močno zmanjša električno korozijo sistema vzvratnega sistema med procesom vzvratnega procesa, da bi imeli daljšo življenjsko dobo. Glede na podatke v 'Application Research of Exurized Untacited of Hollow Cup Motors ' je življenjska doba brušenih motorjev DC na splošno le nekaj sto ur, življenjska doba motorjev Hollow Cup pa je običajno med 1000 in 3000 ur, kar lahko zagotavlja daljše zanesljivo delovanje.
Hitrost odziva: Tradicionalni motor ima razmeroma velik inercijski trenutek zaradi obstoja železnega jedra, medtem ko je motor iz votle skodelice kompakten, rotor pa je samopodporna tuljava v obliki skodelice, zato je teža lažja, njen manjši moment vztrajnosti pa ima tudi občutljivo značilnost prilagajanja začetnega nastanka. Glede na 'Raziskovalni napredek mikro motorja in tuljave Hollow Cup ' je mehanska časovna konstanta splošnega jedrnega motorja približno 100 ms, medtem ko je mehanska časovna konstanta motornega motornega motorja manjša od 28 ms, nekateri izdelki pa celo manj kot 10 ms.
Visok najvišji navor: razmerje med največjim navorom in neprekinjen navor motornega motornega motorja je zelo velik, saj je postopek toka, ki se dviga na največjo konstanto navora, nespremenjen, linearni odnos med tokom in navorom pa lahko mikromotor ustvari velik vrhunski navora. Ko navadni jedrnski motor DC doseže nasičenost, ne glede na to, da se tok poveča, se navor DC motorja ne bo povečal.
Dobra odvajanje toplote: Površina rotorja votle skodelice ima pretok zraka, boljši od toplotne zmogljivosti jedrnega rotorja, emajlirana žica jednega rotorja je vgrajena v žleb silicijeve jeklene pločevine, površinski pretok zraka je manjši, temperaturni dvig je večji, pod enakimi pogoji izhoditve moči je manjši, temperaturni dvig motorne skodelice DC je manjši.
4, Tehnična pot motornega motorja Hollow Cup
Ključni korak pri proizvodnji motornega motorja Hollow Cup je proizvodnja tuljave, zato zasnovo tuljave in proces navijanja postaneta njene temeljne ovire. Premer, število zavojev in linearnost žice neposredno vplivajo na jedro parametrov motorja. Osrednja ovira navitja tuljave se neposredno odraža v zasnovi tuljave, saj imajo različne vrste navijanja razlike v hitrosti avtomatizacije in porabi bakra. Po drugi strani pa se odraža tudi v načinu vijuganja in navijanja, hitrost polnjenja utora votla skodelice z različnimi navijalnimi stroji pa je drugačna, kar vodi v drugačno redko, kar neposredno vpliva na izgubo motorja, odpuščanje toplote, moč in tako naprej.
Kota za oblikovanje tuljave: Navijanje motorja za votlo skodelico lahko razdelimo na ravno vrsto navijanja, poševno navijanje in sedlo.
Ravno navijanje: žica tuljave je vzporedna z osi motorja, ki tvori koncentrirano strukturo vijuganja. Oblikovalna ideja ravne tuljave je najprej navijati navadno krožno emajlirano žico na vijugasti matrici glede na zahtevo števila zavojev in nato navijanje na jedru gred žice priključiti in nato uporabiti vezivo na obeh koncih za zdravljenje in oblikovanje. Relativno gledano konec ravnega navijanja ne povzroči navora in poveča težo armature in odpornost na armaturo.
Poševno vijuganje: Uporablja se tudi kot navijanje satja, metoda navijanja satja, ki pušča pipe na sredini, da se lahko nenehno vežejo, je treba narediti efektivno stran elementa in armaturne osi v določen kot nagiba. Končna velikost te metode navijanja je majhna, a ker poševno neprekinjeno navijanje zahteva določen kot črte, se emajlirane žice prekriva in stopnja polnjenja reže je nizka. V primerjavi z ravno vrsto rane nagibana vijugava armatura nima končnega navitja, zmanjšuje težo armature in ima prednosti majhnega vztrajnosti, majhne časovne konstante, dobre lastnosti vlečenja in velikega izhodnega navora. Faulhaber v Nemčiji in PorteScap v Švici večinoma uporablja nagnjeno vijuganje.
Vrsta sedla: Znan tudi kot koncentrično ali romboidno navijanje, uporabljen način navijanja oblike in nato ožičenje, to je, da je samolepilna emajlirana žica navita na posebno oblikovano vijugajočo matrico, armaturna skodelica pa je narejena iz večkratnih oblikovanja. Pri navijanju sta obe plasti tuljav razporejeni lepo in oblikovani, kar je primerno za nadzor velikosti skodelice armature po preoblikovanju in izboljšanju hitrosti polnjenja reže. Hkrati ima ta metoda visoko proizvodno učinkovitost in je primerna za množično proizvodnjo. Na koncu armaturnega konca sedla ima manj prekrivajočih se plasti, majhne zračne reže in visoko stopnjo uporabe trajnega magneta, kar izboljša gostoto moči motorja. Nekateri izdelki Maxona v Švici uporabljajo navijanje sedla.
Postopek navijanja: z vidika proizvodne tehnologije je v skladu z metodo oblikovanja tuljave predvsem razdeljen na tri kategorije: ročno navijanje, navijanje in enkratno oblikovanje proizvodnje.
1) Ročno navijanje. S pomočjo vrste zapletenih procesov, vključno z vstavitvijo zatiča, ročnim navijanjem, ročnim ožičenjem in drugimi koraki za izdelavo. Primerno je za izdelke, ki zahtevajo visoko stopnjo prilagajanja, vendar sta učinkovitost proizvodnje in stabilnost izdelkov omejena.
2) tehnologija za proizvodnjo vijuganja. Tehnologija proizvodnje vijuganja je polavtomatska proizvodnja, emajlirana žica je najprej zaporedno navita na glavno gred z diamantnim prerezom in jo odstranimo po doseganju potrebne dolžine, nato pa ga vliva v žično ploščo, na koncu pa je žična plošča navita v skodelico. Glede na proces proizvodnje in opreme za navijanje 'navijanje ' navijanje 'je lahko naslednji navijalni stroj s štirimi delavci konfiguriral, da doseže letno proizvodnjo 30.000 enot, vendar je omejitev navitja, da je bolj primerna za 20-30 mm premer votlega skodelice, ki je težko navijati manjše tuljave s prostorom za 7mm. Na splošno je proizvodna učinkovitost postopka navijanja razmeroma visoka in lahko ustreza zahtevam srednješolske proizvodnje. Vendar njegova visoka ročna stopnja udeležbe vodi do konsistence končnega izdelka morda ni tako dobra kot avtomatizirana proizvodnja, zato je težko izpolniti manjšo velikost navitja tuljave votle skodelice.
3) Ena tehnologija za proizvodnjo oblikovanja. Stroj za vijuganje prek avtomatizacijske opreme bo emajlirana žica v skladu s pravilom vretena, tuljava, ki se vije v skodelico po odstranitvi, enemu oblikovanju, ni treba valjati in poravnati več procesov, visoke stopnje avtomatizacije, zato sta učinkovitost proizvodnje in konsistentnost končnega izdelka boljša; Toda ustrezna naložba v vnaprejšnji opremi bo večja.
Prekomorski proces navijanja se je razvil zgodaj, stopnja avtomatizacije je višja od domače. Domača sprejema predvsem proizvodnjo vijuganja, postopek je bolj zapleten, delovna intenzivnost delavcev je velika, tuljave ne more dokončati z debelejšim premerom žice, hitrost odpadkov pa je visoka. Tuje države večinoma uporabljajo enkratno tehnologijo za proizvodnjo ran, visoko stopnjo avtomatizacije, visoko učinkovitost proizvodnje, razpon premera tuljave, dobro kakovost tuljave, tesno razporeditev, motorične vrste, dobre zmogljivosti.
Povezave industrijske verige in aplikacije na nižji stopnji
Na zgornjem toku motornega motorja so surovine in deli, surovine vključujejo baker, jeklo, magnetno jeklo, plastiko itd. Nižji od industrijske verige je konec uporabe, motor Hollow Cup pa ima značilnosti visoke občutljivosti, stabilnega delovanja in močnega nadzora, ki izpolnjuje stroge zahteve višjega cenovnega polja električnega pogona, tako da se uporablja predvsem v vesoljski, medicinski opremi, industrijski avtomatizaciji in robotiki ter drugih poljih na visoki ravni. Hkrati se motor iz votle skodelice postopoma uporablja tudi na civilnem polju, kot so avtomatizacija pisarne, električna orodja in tako naprej.
Obetaven motor iz votle skodelice
Motor Hollow Cup s svojo edinstveno zasnovo brez železnega jedra, ki prikazuje veliko hitrost, visok izkoristek, visok dinamični odziv in druge pomembne prednosti, ki se široko uporabljajo v vesoljskem, medicinskem opremi in drugih poljih, ima tudi pomemben vpliv na fleksibilnost roke humanoidnega robota. Čeprav imajo čezmorska podjetja, kot sta Maxon in Faulhaber, trenutno prvo prednost, z nenehnim izboljševanjem tehnične ravni domačih proizvajalcev in hitrim razvojem trga Humanoid Robot, bodo domači motorni motorni motorji v novih razvojnih priložnostih.
