Poleg bolj gladkega nadzora drže pri hoji, Teslin humanoidni robot Optimus druge generacije navdušuje s svojo sposobnostjo brez napora in natančnega pobiranja in odlaganja jajc. Brezhibno in enakomerno prijemanje dokazuje robotove izpopolnjene zmožnosti ročnega upravljanja.
Spretna roka humanoidnega robota je specializiran končni efektor, zasnovan na človeški kineziologiji, popolnoma drugačen od končnih efektorjev običajnih industrijskih robotov. Običajni končni efektorji industrijskih robotov lahko opravljajo samo posebne naloge, kot je prijemanje ali varjenje, medtem ko lahko spretna roka, podprta z več senzorji in stopnjami svobode, posnema funkcije človeške roke. Z naraščajočim trendom na trgu humanoidnih robotov so veliko pozornosti pritegnili tudi motorji z votlimi skodelicami v teh spretnih rokah.
Bistvenega pomena Motorji z votlo skodelico za humanoidne robote
Končni efektor robota se nanaša na katero koli orodje, pritrjeno na rob (sklep) robota, ki ima posebne funkcije, potrebne za dokončanje nalog. Končni efektor določa obremenitev in delovno natančnost robota. Končni efektorji tradicionalnih industrijskih robotov, ki temeljijo na zahtevah uporabe, lahko na splošno izvajajo samo enovrstne naloge, kot so prijemanje, dviganje ali varjenje. Njihova vsestranskost je omejena, primerna le za posebne ali zelo malo podobnih scenarijev, daleč od prilagodljivosti človeških rok.
Kot končni efektor za humanoidne robote, spretna roka preslika funkcije človeške roke, kar omogoča lažjo uporabo različnih orodij in instrumentov, ki jih najdemo v vsakdanjem življenju. Brez spretne roke se humanoidni robot težko šteje za resnično inteligentnega. V predstavitvenem videu Optimusa 2.0 je Tesla opremil z bolj odzivno in spretno roko z enajstimi stopnjami svobode.
Stopnje svobode robota odražajo njegovo fleksibilnost gibanja, njegovo sposobnost obvladovanja različnih nalog in njegovo največjo operativno zmogljivost. Na splošno velja, da več stopenj svobode, bolj se robot približa funkcijam človeške roke, s čimer se poveča vsestranskost, a tudi zapletenost nadzora. Industrijski roboti običajno ne presegajo šestih prostostnih stopenj, večina jih ima le tri do štiri.
Končni efektor Optimusa 2.0 se ponaša z enajstimi prostostnimi stopnjami. Več prostostnih stopenj pomeni bolj zapleteno strukturo in višje motorične zahteve. Ker je prostor za roke omejen, morajo biti uporabljeni motorji kompaktni. Hiter odziv, natančen zagon in zaustavitev, visok navor in majhna velikost so bistveni za motorje, ki nadzorujejo spretno roko.
Kot predstavnik majhnih, visoko natančnih motorjev igra votla skodelica motorja nenadomestljivo vlogo v spretni roki. Motor z votlo skodelico je posebna vrsta servo motorja s trajnim magnetom na enosmerni tok s strukturo brez jedra, ki je na voljo tako v brezkrtačni kot v brušeni različici. Struktura brez jedra odpravlja izgubo energije, ki jo povzroča jedro, zmanjšuje težo in izgubo mehanske energije ter tako dosega izjemno visoko učinkovitost.
Poleg tega lahko z zmanjšano vztrajnostjo mase motor z votlo skodelico doseže dinamično vožnjo v izjemno kratki mehanski časovni konstanti v kombinaciji z visokim navorom. Te značilnosti se popolnoma ujemajo s potrebami humanoidnih robotov.
### Pospešen razvoj motorjev z votlo skodelico, ki jih poganjajo humanoidni roboti
Po ocenah NTCysd je obseg svetovnega trga za motorje z votlo skodelico leta 2022 znašal 700 milijonov dolarjev in naj bi do leta 2028 dosegel 1,2 milijarde dolarjev. Ta napoved ne upošteva morebitnega porasta povpraševanja po humanoidnih robotih. V Optimus 2.0 Tesla uporablja šest motorjev z votlo skodelico, da doseže enajst stopenj svobode, s ceno na enoto od 150 do 300 dolarjev na motor. Na podlagi tega obsega bo prihodnji razvoj humanoidnih robotov znatno razširil velikost trga motorjev z votlimi skodelicami samo v sektorju humanoidnih robotov.
Trenutno so na tem področju vodilna podjetja, kot so Maxon, Faulhaber in Portescap, ki so že zgodaj začela na trgu motorjev z votlo skodelico. Na Kitajskem je več proizvajalcev motorjev prav tako sposobnih zagotoviti ali načrtujejo proizvodnjo visoko zmogljivih motorjev z votlo skodelico, da bi zadostili velikemu prihodnjemu povpraševanju na tem trgu modrega oceana.
S postopno uporabo humanoidnih robotov, kot je Optimus, na končnem trgu se bo povpraševanje po motorjih z votlo skodelico nedvomno znatno povečalo.
### Hiter razvoj visokozmogljivih mikromotorjev, ki se odraža v motorjih z votlo skodelico
Motorji z votlo skodelico so vrsta enosmernega motorja, motorja s trajnimi magneti in servo motorja, lahko pa jih uvrščamo tudi med mikro motorje. Mikromotorji se na splošno nanašajo na elektromehanske izdelke z močjo od sto milivatov do sto vatov, s premerom okvirja, ki ne presega 160 mm, ali središčno višino, ki ne presega 90 mm.
Pred tem so na seminarju napredne tehnologije za nadzor motorjev poročali o mikro motorjih, ki so poudarjali, da celotno področje mikro motorjev, ki ga poganja tržno povpraševanje, doživlja hitro rast, zlasti visoko zmogljivi mikro motorji z majhno velikostjo in velikim navorom. Motor z votlo skodelico je le en primer tega trenda.
Po poročilu o analizi podjetja Grand View Research je obseg svetovnega trga mikromotorjev leta 2022 znašal 40,07 milijarde USD. Povpraševanje po miniaturizaciji za doseganje kompaktne, visoko zmogljive opreme spodbuja hiter razvoj na področju mikromotorjev, s pričakovano skupno letno stopnjo rasti 6,2 % v naslednjih petih letih.
Poleg humanoidnih robotov avtomobilski sektor povečuje svoje povpraševanje po visokozmogljivih mikromotorjih. Avtomobilski sektor je bil leta 2022 največji trg mikromotorjev. Različni avtomobilski sistemi, vključno s ključavnicami za vrata, vzvratnimi ogledali, okni, električnimi sedeži, ventilatorji, vodnimi črpalkami, brisalci, sončnimi strehami, sklopkami, kondenzatorji in volani, vsi zahtevajo manjše in lažje motorje.
Visokozmogljivi avtomobilski mikromotorji zagotavljajo natančno in zanesljivo vožnjo v majhni velikosti, dosegajo učinkovitejši nadzor gibanja, zagotavljajo zmogljivost, varnost in udobje vozila, hkrati pa ohranjajo visoko energetsko učinkovitost. Poleg tega se povečuje tudi uporaba visokozmogljivih mikromotorjev v varnostnih sistemih, kot so protiblokirni zavorni sistemi.
Visoka zmogljivost mikro motorji , ki jih ponazarjajo motorji z votlo skodelico, omogočajo doseganje vrhunske zmogljivosti motorja v manjšem okvirju. V prihodnosti ne bodo le motorji z votlo skodelico, temveč tudi visoko zmogljivi mikro motorji z majhno velikostjo, hitrim odzivom, natančnim zagonom in zaustavitvijo ter visokim navorom našli več aplikacij v različnih panogah, kar bo predstavljalo pomembno smer za razvoj motorjev.
