Förutom en smidigare gångställningskontroll imponerar Teslas andra generationens humanoidrobot, Optimus, med sin förmåga att enkelt och exakt plocka upp och placera ägg. Det sömlösa och stadiga greppet visar robotens raffinerade handkontrollmöjligheter.
Den skickliga handen hos en humanoid robot är en specialiserad sluteffektor designad baserad på mänsklig kinesiologi, helt olik sluteffektorerna hos vanliga industrirobotar. Vanliga industrirobotsluteffektorer kan bara utföra specifika uppgifter som att greppa eller svetsa, medan den skickliga handen, stödd av flera sensorer och frihetsgrader, kan efterlikna mänskliga handfunktioner. Med den växande trenden på marknaden för humanoida robotar har de ihåliga koppmotorerna i dessa fingerfärdiga händer också fått stor uppmärksamhet.
Grundläggande Hollow Cup-motorer för humanoida robotar
En robots sluteffektor hänvisar till alla verktyg som är fästa vid kanten (skarven) på en robot som har specifika funktioner som är nödvändiga för att roboten ska kunna utföra uppgifter. Sluteffektorn bestämmer robotens belastning och driftprecision. Traditionella industrirobotsluteffektorer, baserade på applikationskrav, kan i allmänhet endast utföra enkla uppgifter som grepp, lyft eller svetsning. Deras mångsidighet är begränsad, lämpar sig endast för specifika eller väldigt få liknande scenarier, långt ifrån flexibiliteten hos mänskliga händer.
Som en sluteffektor för humanoida robotar kartlägger den skickliga handen mänskliga handfunktioner, vilket möjliggör enklare användning av olika verktyg och instrument som finns i det dagliga livet. Utan en skicklig hand kan en humanoid robot knappast anses vara riktigt intelligent. I introduktionsvideon till Optimus 2.0 utrustade Tesla den med en mer lyhörd fingerfärdig hand med elva frihetsgrader.
En robots frihetsgrader återspeglar dess rörelseflexibilitet, dess förmåga att hantera olika uppgifter och dess maximala operativa prestanda. Generellt sett gäller att ju fler grader av frihet, desto närmare kommer roboten mänskliga handfunktioner, vilket ökar mångsidigheten men också komplexiteten i kontrollen. Industrirobotar överstiger vanligtvis inte sex frihetsgrader, och de flesta har bara tre till fyra.
Optimus 2.0:s sluteffektor har elva frihetsgrader. Fler frihetsgrader innebär en mer komplex struktur och högre motoriska krav. Eftersom handutrymmet är begränsat måste motorerna som används vara kompakta. Snabb respons, exakt start-stopp, högt vridmoment och liten storlek är avgörande för motorer som styr den skickliga handen.
Som en representant för små, högprecisionsmotorer spelar den ihåliga koppmotorn en oersättlig roll i den skickliga handen. Den ihåliga koppmotorn är en speciell typ av DC permanentmagnet servomotor med kärnlös struktur, tillgänglig i både borstlösa och borstade versioner. Den kärnlösa strukturen eliminerar energiförlust orsakad av kärnan, vilket minskar vikt och mekanisk energiförlust, vilket ger extremt hög effektivitet.
Dessutom, med reducerad masströghet, kan hålkoppsmotorn uppnå dynamisk körning på en extremt kort mekanisk tidskonstant i kombination med högt vridmoment. Dessa egenskaper överensstämmer perfekt med behoven hos humanoida robotar.
### Accelererad utveckling av ihåliga kopparmotorer som drivs av Humanoid-robotar
Enligt uppskattningar från NTCysd var den globala marknadsstorleken för motorer med ihåliga koppar 700 miljoner dollar 2022 och förväntas nå 1,2 miljarder dollar 2028. Denna prognos tar inte hänsyn till den potentiella ökningen av efterfrågan från humanoida robotar. I Optimus 2.0 använder Tesla sex motorer med ihåliga koppar för att uppnå elva frihetsgrader, med ett enhetspris på $150-$300 per motor. Baserat på denna volym kommer den framtida utvecklingen av humanoida robotar att avsevärt utöka marknadsstorleken för ihåliga kopparmotorer enbart inom sektorn för humanoida robotar.
För närvarande leder företag som Maxon, Faulhaber och Portescap fältet, efter att ha börjat tidigt på marknaden för ihåliga motorer. I Kina är flera motortillverkare också kapabla att tillhandahålla eller planerar att producera högpresterande ihåliga motorer för att möta den enorma framtida efterfrågan på denna blåa oceanmarknad.
Med den gradvisa tillämpningen av humanoida robotar som Optimus på slutmarknaden kommer efterfrågan på hålkoppsmotorer utan tvekan att öka avsevärt.
### Snabb utveckling av högpresterande mikromotorer som återspeglas i ihåliga kopparmotorer
Hålkoppsmotorer är en typ av DC-motor, permanentmagnetmotor och servomotor, och de kan också klassificeras som mikromotorer. Mikromotorer avser i allmänhet elektromekaniska produkter med effekt från hundratals milliwatt till hundratals watt, med en ramdiameter som inte överstiger 160 mm eller en centrumhöjd som inte överstiger 90 mm.
Tidigare, vid Advanced Motor Control Technology Seminar, fanns det rapporter om mikromotorer, som lyfte fram att hela mikromotorområdet, drivet av marknadens efterfrågan, upplever snabb tillväxt, särskilt högpresterande mikromotorer med liten storlek och högt vridmoment. Den ihåliga koppmotorn är bara ett exempel på denna trend.
Enligt en analysrapport från Grand View Research var den globala mikromotormarknadens storlek 40,07 miljarder USD 2022. Efterfrågan på miniatyrisering för att uppnå kompakt, högpresterande utrustning driver den snabba utvecklingen inom mikromotorområdet, med en förväntad sammansatt årlig tillväxttakt på 6,2 % under de kommande fem åren.
Förutom humanoida robotar har fordonssektorn ökat sin efterfrågan på högpresterande mikromotorer. Bilsektorn var den största marknaden för mikromotorer 2022. Olika system i bilen, inklusive dörrlås, backspeglar, fönster, elektriska säten, kylfläktar, vattenpumpar, vindrutetorkare, takluckor, kopplingar, kondensorer och rattar, alla kräver mindre och lättare motorer.
Högpresterande mikromotorer för fordon ger exakt och tillförlitlig körning i liten storlek, vilket uppnår effektivare rörelsekontroll, säkerställer fordonsprestanda, säkerhet och komfort, samtidigt som hög energieffektivitet bibehålls. Dessutom ökar också användningen av högpresterande mikromotorer i säkerhetssystem som låsningsfria bromssystem.
Högpresterande mikromotorer , exemplifierade av ihåliga kopparmotorer, gör det möjligt att uppnå överlägsen motorprestanda i en mindre ram. I framtiden kommer inte bara ihåliga motorer utan även högpresterande mikromotorer med liten storlek, snabb respons, exakt start-stopp och högt vridmoment att hitta fler tillämpningar inom olika industrier, vilket representerar en viktig riktning för motorutveckling.
