Robotët humanoid janë bërë një perla e ndritshme në fushën e inteligjencës artificiale.
Vitet e fundit, robotët humanoid janë bërë një perla e ndritshme në fushën e inteligjencës artificiale me aplikimin e tyre të gjerë në shumë fusha të tilla si kujdesi mjekësor dhe shërbimi. Për të promovuar më tej zhvillimin e industrisë, qeveritë lokale kanë prezantuar politika për të rritur mbështetjen për robotët humanoid dhe përbërësit e tyre kryesorë. Në zinxhirin e industrisë së robotëve humanoid, motori i zbrazët i kupës luan një rol të rëndësishëm në sistemin e kontrollit të lëvizjes së robotit humanoid, siç është përbërësi thelbësor i Tesla Robot Humanoid Dora është Motori i Hollow Cup, një asamble e vetme robot 12 (6 secila dorë e djathtë). Ky punim synon të diskutojë karakteristikat teknike, statusin e tregut dhe perspektivat e ardhshme të motorit të Hollow Cup përmes hulumtimit.
Çfarë është motor filxhan i uritur
1. Koncepti dhe Klasifikimi i Motorit
Një motor elektrik është një pajisje që shndërron energjinë elektrike në energji mekanike. Ai përdor një spirale me energji (d.m.th., dredha-dredha e statorit) për të gjeneruar një fushë magnetike rrotulluese dhe përdoret për rotorin (siç është një kornizë alumini e mbyllur me katror) për të formuar një çift rrotullues rrotullues magnetoelektrik, i cili është për të kthyer forcën e gjeneruar nga rrjedha aktuale në fushën magnetike në një veprim rrotullues. Parimi është të përdorni fushën magnetike për të detyruar rrymën për ta bërë motorin të rrotullohet.
Parimi themelor i rrotullimit të motorit: rreth magnetit të përhershëm me një bosht rrotullues, 1 rrotulloni magnetin (në mënyrë që të gjenerohet fusha magnetike rrotulluese), 2 sipas parimit të polit N dhe tërheqjes së heteropolit të polit S, të njëjtin zmbrapsje të polit, 3 magneti me një bosht rrotullues do të rrotullohet.
Në një motor, në të vërtetë është rryma që rrjedh përmes telit që krijon një fushë magnetike rrotulluese (forcë magnetike) rreth tij që bën që magneti të rrotullohet. Kur teli është i plagosur në një spirale, forca magnetike sintetizohet për të formuar një fluks të madh të fushës magnetike (fluks magnetik), duke rezultuar në polet N dhe S. Duke futur një bërthamë hekuri në një mbështjellje teli, linjat e fushës magnetike bëhen më të lehta për t'u kaluar dhe mund të prodhojnë një forcë magnetike më të fortë.
Struktura e motorit është e përbërë kryesisht nga dy pjesë: stator dhe rotor.
STATOR: Pjesa e palëvizshme e motorit, struktura kryesore e të cilit përfshin polin magnetik, dredha -dredha dhe kllapa. Poli magnetik është pjesa e motorit që gjeneron fushën magnetike, e cila zakonisht përbëhet nga një bërthamë hekuri dhe mbështjellje. Dredha -dredha është spiralja në stator, e përbërë zakonisht nga përcjellës dhe izolim, roli i të cilit është të gjenerojë një fushë magnetike kur një rrymë elektrike kalon nëpër të. Kllapa është struktura mbështetëse e statorit, e bërë zakonisht nga aliazh alumini dhe materiale të tjera, me rezistencë dhe forcë të mirë të korrozionit.
Rotori: Pjesa rrotulluese e një motori, struktura kryesore e të cilit përfshin armaturën, kushinetat dhe kapakët fundorë. Armatura është spiralja në rotor, e përbërë zakonisht nga përcjellës dhe izolim, roli i të cilit është të gjenerojë një fushë magnetike kur një rrymë elektrike kalon nëpër të. Kushinetat janë struktura mbështetëse e rotorit, e bërë zakonisht prej çeliku ose qeramike, me veshje të mirë dhe rezistencë ndaj korrozionit. Mbulesa fundore është struktura fundore e motorit, e bërë zakonisht nga aliazh alumini dhe materiale të tjera, me nënshkrim të mirë dhe forcë.
2, Përkufizimi dhe Klasifikimi i Motorit të Kupës së Hollow
Në vitin 1958, Dr.ff Aulhaber zhvilloi teknologjinë e mbështjellë të mbështjelljes së mbështjelljes dhe mori patentën përkatëse për motorin e Hollow Cup në 1965, duke shënuar ardhjen e motorit të filxhanit të uritur, dhe dizajni i tij strukturor krijues lejon që motori të jetë edhe me madhësi më të vogël dhe efikasitet më të madh. Motori i filxhanit të uritur i përket motorit të përhershëm të servo të magnetit DC, struktura motorike tregohet në figurën e mëposhtme, e përbërë kryesisht nga stator dhe rotor. Stati është i përbërë nga fletë çeliku silikoni dhe dredha -dredha e mbështjelljes, dhe fleta e çelikut të silikonit pa strukturën e groove të dhëmbit mund të shmangë efektin e groove të dhëmbit dhe të zvogëlojë humbjen e hekurit dhe humbjen e rrymës. Rotori është i përbërë nga një magnet i përhershëm, një bosht rrotullues dhe pjesët e tij fikse, dhe motori përdor një magnet të përhershëm të unazës, i cili është i lehtë për tu përpunuar dhe instaluar.
Krahasuar me motorët e zakonshëm, tipari më i madh i rotorit është se ai depërton përmes strukturës së rotorit të motorit tradicional në strukturë, dhe përdor një rotor pa bazë, i njohur gjithashtu si një rotor i filxhanit të uritur. Rotori është një strukturë e zbrazët në formë kupe e rrethuar nga dredha-dredha dhe magnet. Në motorët e zakonshëm, roli i bërthamës së hekurit është kryesisht: 1) përqendrohuni dhe udhëzoni fushën magnetike: bërthama e hekurit është bërë nga një material me përshkueshmëri të lartë magnetike (siç është fletë çeliku silikoni), i cili mund të përqendrojë dhe udhëheqë fluksin magnetik, duke përmirësuar kështu forcën e fushës magnetike dhe efikasitetin e motorit; 2) Mbështetja e dredha -dredha: Bërthama e hekurit siguron një strukturë të fortë mbështetëse për dredha -dredha, duke siguruar që dredha -dredha të mbajë një formë dhe pozicion të qëndrueshëm gjatë funksionimit të motorit. Në motorin e filxhanit të uritur, cilindri me mure të hollë përdoret si rotori, dhe cilindri i uritur është plagë direkt brenda dredha-dredha pa mbështetje shtesë thelbësore. Avantazhet e dizajnit pa kordon: 1) Eleminimi i rrymës së eddy dhe humbjeve të histerezës: Bërthama e hekurit në një motor të përbashkët do të prodhojë humbje të rrymës dhe histerezës në një fushë magnetike alternative, e cila do të zvogëlojë efikasitetin e motorit. Motori i filxhanit të uritur përdor një rotor pa kordon, i cili eliminon plotësisht këto humbje, duke përmirësuar kështu efikasitetin e konvertimit të energjisë së motorit. 2) Ulja e peshës dhe momentit të inercisë: Dizajni pa bazë zvogëlon ndjeshëm peshën e rotorit, duke e bërë të gjithë motorin më të lehtë. Në të njëjtën kohë, ulja e momentit të inercisë lejon që motori të ketë një shpejtësi më të shpejtë të përgjigjes dhe përshpejtim më të lartë, i cili është shumë i dobishëm për skenarët e aplikimit që kërkojnë fillimin dhe ndalimin e shpejtë.
Në të njëjtën kohë, modeli preciz i strukturës së cilindrit të uritur dhe paraqitja e dredha -dredha mund të optimizojë shpërndarjen e fushës magnetike brenda motorit të filxhanit të uritur, të zvogëlojë rrjedhjen magnetike dhe humbjen e energjisë dhe të përmirësojë më tej efikasitetin dhe performancën e motorit.
Motori i filxhanit të uritur mund të ndahet në dy lloje sipas mënyrës së tij të komutimit: një është motori i furçës së filxhanit të uritur, i cili miraton mënyrën mekanike të komutimit të furçës së karbonit; Tjetri është motori pa furça i filxhanit të uritur, i cili zëvendëson komutimin e furçës me zbritje elektronike, duke shmangur shkëndijën elektrike dhe grimcat e tonerit të krijuara gjatë funksionimit të motorit të furçës, duke zvogëluar zhurmën dhe duke rritur jetën e shërbimit të motorit. Nga krahasimi i produkteve të ndryshme të pajisjeve elektrike Mingzhi në figurën e mëposhtme, mund të shihet se nuk ka nevojë për një furçë në motorin e filxhanit pa furçë, por sensori i sallës zbulon sinjalin e fushës magnetike të rotorit, e kthen përmbysjen mekanike në një përmbysje të sinjalit elektronik, dhe thjeshton më tej strukturën fizike të motorit të kupës së uritur.
3, avantazhe motorike të filxhanit të uritur
Motori i filxhanit të uritur prishet përmes strukturës së rotorit të motorit tradicional në strukturë, zvogëlon humbjen e energjisë të shkaktuar nga formimi i rrymës së eddy në thelbin e hekurit, dhe masa dhe momenti i tij i inercisë janë zvogëluar shumë, duke zvogëluar kështu humbjen mekanike të energjisë së vetë rotorit. Si përmbledhje, motori i filxhanit të uritur ka avantazhet e densitetit të fuqisë së lartë, jetës së gjatë të shërbimit, reagimit të shpejtë, çift rrotullues të lartë, shpërndarje të mirë të nxehtësisë etj.
Dendësia e lartë e fuqisë: Dendësia e energjisë së motorit të filxhanit të uritur është raporti i fuqisë së daljes me peshën ose vëllimin. Për sa i përket peshës, rotori jo-thelbësor është më i lehtë se rotori i zakonshëm i bërthamës; Për sa i përket efikasitetit, rotori pa kordon eliminon humbjen e rrymës dhe histerezës të gjeneruar nga rotori pa kordon, përmirëson efikasitetin e mikromotorit dhe siguron çift rrotullues të lartë dhe fuqi dalëse. Efikasiteti maksimal i shumicës së motorëve të zbrazët të kupës është më shumë se 80%, ndërsa efikasiteti maksimal i shumicës së motorëve DC me furça është përgjithësisht rreth 50%. Pesha më e ulët dhe efikasiteti më i lartë lejojnë motorët e filxhanit të uritur të arrijnë densitet më të lartë të energjisë. Prandaj, motori i filxhanit të uritur është veçanërisht i përshtatshëm për aplikacione të energjisë me bateri që kërkojnë periudha të gjata të funksionimit, siç janë pompat e marrjes së mostrave të ajrit portativ, robotët humanoid, duart bionike, mjetet e energjisë të mbajtura me dorë dhe aplikacionet e tjera.
Dendësia e lartë e çift rrotullimit: Dizajni i korporatës zvogëlon peshën e rotorit dhe momentin e inercisë, dhe momenti i ulët i inercisë do të thotë që motori mund të përshpejtojë dhe ngadalësojë më shpejt, duke qenë kështu në gjendje të gjenerojë më shumë çift rrotullues në një kohë të shkurtër; Në të njëjtën kohë, mungesa e një bërthame hekuri e bën motorin e filxhanit të uritur më kompakt, më të vogël dhe të aftë të sigurojë prodhim më të lartë çift rrotullues në një hapësirë të kufizuar.
Jeta e gjatë e shërbimit: Numri i pjesëve kthyese të motorit të filxhanit të uritur e bën luhatjen e tanishme dhe induksionin e motorit më të vogël kur kthehet mbrapa, duke zvogëluar shumë gërryerjen elektrike të sistemit të përmbysjes gjatë procesit të kthimit, në mënyrë që të ketë një jetë më të gjatë. Sipas të dhënave në 'Hulumtimi i Aplikimit i Menaxhimit të Përshtatur të Motors Cup Hollow ', jeta e motorëve DC të krehur është përgjithësisht vetëm disa qindra orë, dhe jetëgjatësia e motorëve të Hollow Cup është zakonisht midis 1000 dhe 3000 orë, të cilat mund të ofrojnë një operacion më të gjatë të besueshëm.
Shpejtësia e shpejtë e përgjigjes: Motori tradicional ka një moment relativisht të madh të inercisë për shkak të ekzistencës së bërthamës së hekurit, ndërsa motori i filxhanit të uritur është kompakt, dhe rotori është një spirale vetë-mbështetëse në formë kupe, kështu që pesha është më e lehtë, dhe momenti i tij më i vogël i inercisë gjithashtu bën që motori i zbrazur i kupës të ketë karakteristika të ndjeshme të rregullimit të fillimit. Sipas 'Progresit të hulumtimit të Mikro motor dhe spirale të Hollow Cup, konstanta mekanike e kohës së motorit thelbësor të përgjithshëm është rreth 100ms, ndërsa konstanta mekanike e kohës së motorit të filxhanit të uritur është më pak se 28ms, dhe disa produkte janë edhe më pak se 10ms.
Torque e lartë e pikut: Raporti i çift rrotullues të pikut dhe çift rrotullues i vazhdueshëm i motorit të filxhanit të uritur është shumë i madh, sepse procesi i rrymës që ngrihet në konstantën e çift rrotullimit të pikut është i pandryshuar, dhe marrëdhënia lineare midis rrymës dhe çift rrotullues mund ta bëjë mikromotorin të prodhojë një çift rrotullues të madh. Pasi motori i zakonshëm thelbësor DC të arrijë ngopjen, pavarësisht nga rryma është rritur, çift rrotullues i motorit DC nuk do të rritet.
Shpërndarja e mirë e nxehtësisë: Sipërfaqja e rotorit të filxhanit të uritur ka rrjedhë të ajrit, më mirë sesa performanca e shpërndarjes së nxehtësisë së rotorit të bërthamës, teli i emaluar i rotorit të bërthamës është ngulitur në brazdën e fletës së çelikut të silikonit, rrjedhja e ajrit të sipërfaqes së spirales është më pak, rritja e temperaturës është më e madhe, në të njëjtat kushte të daljes së energjisë, rritja e temperaturës së motorit të kupës së uritur është më e vogël.
4, Rruga Teknike e Motorit të Kupës së Hollow
Hapi kryesor në prodhimin e motorit të filxhanit të uritur është prodhimi i spirales, kështu që projektimi i spirales dhe procesi i dredha -dredha bëhen pengesat e tij thelbësore. Diametri, numri i kthesave dhe lineariteti i telit ndikojnë drejtpërdrejt në parametrat thelbësorë të motorit. Pengesa thelbësore e dredha -dredha e mbështjelljes reflektohet drejtpërdrejt në hartimin e spirales, sepse lloje të ndryshme dredha -dredha kanë ndryshime në shkallën e automatizmit dhe konsumin e bakrit. Nga ana tjetër, ajo reflektohet edhe në pajisjet e dredha -dredha dhe metodën e dredha -dredha, dhe shkalla e mbushjes së brazdës së filxhanit të uritur nga makineri të ndryshme dredha -dredha është e ndryshme, gjë që çon në të ndryshme të rralla, duke ndikuar drejtpërdrejt në humbjen e motorit, shpërndarjen e nxehtësisë, fuqinë etj.
Këndi i dizajnit të spirales: Dizajni dredha -dredha i motorit të filxhanit të uritur mund të ndahet në llojin e dredha -dredha të drejtpërdrejtë, llojin e dredha -dredha të zhdrejtë dhe llojin e shalës.
Dredha -dredha e drejtë: teli i spirales është paralel me boshtin e motorit, duke formuar një strukturë dredha -dredha të përqendruar. Ideja e projektimit të spirales me plagë të drejtpërdrejtë është që së pari të erë teli i zakonshëm i emaluar rrethor në dredha-dredha vdes sipas kërkesës së numrit të kthesave, dhe më pas lidhni dredha-dredha në boshtin thelbësor të telit, dhe më pas përdorni lidhësin në të dy skajet për të kuruar dhe formuar. Duke folur relativisht, fundi i dredha -dredha e drejtë nuk prodhon çift rrotullues, dhe rrit peshën e armaturës dhe rezistencën e armaturës.
Dredha e zhdrejtë: E njohur edhe si dredha -dredha e huallit, përdoret metoda e dredha -dredha e huallit, duke lënë çezmat në mes, në mënyrë që të jetë në gjendje të erë vazhdimisht, është e nevojshme të bëhet ana efektive e elementit dhe boshtit të armaturës në një kënd të caktuar të pjerrësisë. Madhësia fundore e kësaj metode dredha -dredha është e vogël, por për shkak se dredha -dredha e zhdrejtë e dredha -dredha e vazhdueshme kërkon një kënd të caktuar të linjës, teli i emaluar mbivendoset dhe shkalla e mbushjes së slotit është e ulët. Krahasuar me llojin e plagës së drejtë, armatura e prirur e dredha -dredha nuk ka dredha -dredha fundore, duke zvogëluar peshën e armaturës dhe ka avantazhet e momentit të vogël të inercisë, konstante të vogël kohore, karakteristika të mira tërheqjeje dhe çift rrotullues të madh. Faulhaber në Gjermani dhe Portescap në Zvicër kryesisht përdor dredha -dredha të prirura.
Lloji i shalës: E njohur edhe si dredha-dredha koncentrike ose rhomboid, metoda e dredha-dredha një spirale në formë dhe më pas përdoret instalime elektrike, d.m.th., tela vetë-ngjitës i emaluar është plagosur në një vdes të veçantë të formimit të dredha-dredha, dhe kupa e armaturës është bërë nga aranzhime të shumta në formë. Kur dredha -dredha, të dy shtresat e mbështjelljeve janë rregulluar mjeshtërisht dhe në formë, e cila është e përshtatshme për të kontrolluar madhësinë e filxhanit të armaturës pas riformimit dhe për të përmirësuar shkallën e mbushjes së slotit. Në të njëjtën kohë, kjo metodë ka efikasitet të lartë të prodhimit dhe është i përshtatshëm për prodhimin në masë. Fundi i armaturës dredha -dredha të shalës ka më pak shtresa mbivendosëse, hendek të vogël ajri dhe shkallë të lartë të përdorimit të magnetit të përhershëm, i cili përmirëson densitetin e energjisë së motorit. Disa produkte të Maxon në Zvicër përdorin dredha-dredha të tipit shalë.
Pikëpamja e procesit të dredha-dredha: Nga pikëpamja e teknologjisë së prodhimit, sipas metodës së formimit të spirales është e ndarë kryesisht në tre kategori: dredha-dredha manuale, dredha-dredha dhe prodhim formues një herë.
1) dredha -dredha manuale. Përmes një seri procesesh komplekse, duke përfshirë futjen e pinit, dredha -dredha manuale, instalime elektrike manuale dhe hapa të tjerë për të prodhuar. Isshtë i përshtatshëm për produkte që kërkojnë një shkallë të lartë të personalizimit, por efikasiteti i prodhimit dhe stabiliteti i produktit janë të kufizuara.
2) Teknologjia e prodhimit të dredha -dredha. Teknologjia e prodhimit të dredha-dredha është prodhimi gjysëm automatik, teli i emaluar është së pari plaga sekuenciale në boshtin kryesor me një seksion kryq në formë diamanti, dhe hiqet pasi të arrijë gjatësinë e kërkuar, dhe pastaj rrafshohet në një pllakë teli, dhe në fund pllaka e telit është e plagosur në një spirale në formë kupe. Sipas procesit të dredha-dredha të armaturës 'dredha-dredha të urryer dhe pajisje të dredha-dredha, makina tjetër e dredha-dredha mund të konfigurohet me 4 punëtorë për të arritur një prodhim vjetor prej 30,000 njësish, por kufizimi i dredha-dredha është se është më i përshtatshëm për 20-30 mm të uritur në filxhan, me diametër të shpejtë të filxhanit, është e vështirë të vishni me më pak spastrime çezme më pak se 7 mm, kjo është, produkte me një diametër të më pak se 10 ~ mm. Në përgjithësi, efikasiteti i prodhimit të procesit të dredha-dredha është relativisht i lartë, dhe ai mund të përmbushë kërkesat e prodhimit në shkallë të mesme. Sidoqoftë, shkalla e lartë e pjesëmarrjes manuale e tij çon në konsistencën e produktit të përfunduar mund të mos jetë aq e mirë sa prodhimi i automatizuar, dhe është e vështirë të përmbushësh madhësinë më të vogël të dredha -dredha të mbështjelljes së filxhanit të uritur.
3) Një teknologji e prodhimit të formimit. Makina dredha -dredha përmes pajisjeve të automatizimit do të jetë një tel i emaluar sipas rregullit të një gishti, mbështjellës mbështjellës në një filxhan pas heqjes, një formim, nuk ka nevojë të rrokulliset dhe të rrafshojë procese të shumta, shkallë të lartë automatizimi, kështu që efikasiteti i prodhimit dhe qëndrueshmëria e produktit të përfunduar janë më të mira; Por investimi përkatës i pajisjeve në front do të jetë më i lartë.
Procesi i dredha -dredha jashtë shtetit u zhvillua herët, shkalla e automatizmit është më e lartë se shtëpiake. Vendi i brendshëm kryesisht miraton prodhimin e dredha -dredha, procesi është më i komplikuar, intensiteti i punës i punëtorëve është i madh, nuk mund ta plotësojë spiralen me diametër më të trashë teli, dhe shkalla e skrapit është e lartë. Vendet e huaja kryesisht përdorin teknologjinë e prodhimit të plagës një herë, shkallën e lartë të automatizmit, efikasitetin e lartë të prodhimit, diapazonin e diametrit të spirales, cilësinë e mirë të spirales, rregullimin e ngushtë, llojet e motorit, performancën e mirë.
Lidhjet e zinxhirit industrial dhe aplikimet në rrjedhën e poshtme
Në rrjedhën e sipërme të motorit të filxhanit të uritur janë lëndë të para dhe pjesë, lëndët e para përfshijnë bakër, çelik, çelik magnetik, plastikë, etj., Pjesët përfshijnë kushineta, furça, komutues, etj. Në rrjedhën e poshtme të zinxhirit industrial është fundi i aplikimit, dhe motori i filxhanit të uritur ka karakteristikat e ndjeshmërisë së lartë, funksionimit të qëndrueshëm dhe kontrollit të fortë, i cili plotëson kërkesat e rrepta të fushës së lartë të makinës elektrike, kështu që përdoret kryesisht në hapësirën ajrore, pajisjet mjekësore, automatizimin industrial dhe robotikën dhe fushat e tjera të nivelit të lartë. Në të njëjtën kohë, motori i Hollow Cup gjithashtu aplikohet gradualisht në fushën civile, siç janë automatizimi i zyrës, mjetet e energjisë etj.
Një motor premtues i filxhanit të uritur
Motori i filxhanit të uritur me modelin e tij unik pa thelbin e hekurit, duke treguar shpejtësi të lartë, efikasitet të lartë, përgjigje të lartë dinamike dhe avantazhe të tjera të rëndësishme, të përdorura gjerësisht në hapësirën ajrore, pajisjet mjekësore dhe fushat e tjera, në fleksibilitetin e duarve të robotit humanoid gjithashtu ka një ndikim të rëndësishëm. Megjithëse ndërmarrjet jashtë shtetit si Maxon dhe Faulhaber kanë avantazhin e parë të lëvizjes së parë aktualisht, me përmirësimin e vazhdueshëm të nivelit teknik të prodhuesve vendas dhe zhvillimin e shpejtë të tregut të robotëve humanoid, motorët shtëpiak të uritur do të përdorin mundësi të reja zhvillimi.
