Roboti za humanoid zimekuwa lulu inayong'aa katika uwanja wa akili ya bandia.
Katika miaka ya hivi karibuni, roboti za humanoid zimekuwa lulu inayong'aa katika uwanja wa akili bandia na matumizi yao mapana katika nyanja nyingi kama vile utunzaji wa matibabu na huduma. Ili kukuza zaidi maendeleo ya tasnia, serikali za mitaa zimeanzisha sera za kuongeza msaada kwa roboti za humanoid na sehemu zao kuu. Katika msururu wa tasnia ya roboti ya humanoid, injini ya kikombe yenye mashimo ina jukumu muhimu katika mfumo wa udhibiti wa mwendo wa roboti ya humanoid, kama vile sehemu ya msingi ya mkono wa ustadi wa roboti ya Tesla ni injini ya kikombe, mkutano wa roboti 12 (6 kila mkono wa kulia). Karatasi hii inalenga kujadili sifa za kiufundi, hali ya soko na matarajio ya siku za usoni ya injini ya kikombe kisicho na mashimo kupitia utafiti.
Ni nini injini ya kikombe tupu
1. Dhana na uainishaji wa magari
Gari ya umeme ni kifaa kinachobadilisha nishati ya umeme kuwa nishati ya mitambo. Inatumia koili iliyotiwa nguvu (yaani, vilima vya stator) ili kuzalisha uga wa sumaku unaozunguka na hutumiwa kwa rota (kama vile fremu ya alumini iliyofungwa na squirrel-cage) kuunda torati ya mzunguko wa magnetoelectric, ambayo ni kubadilisha nguvu inayotokana na mtiririko wa sasa katika uwanja wa sumaku kuwa kitendo cha kuzunguka. Kanuni ni kutumia uwanja wa sumaku kulazimisha sasa kufanya mzunguko wa motor.
Kanuni ya msingi ya mzunguko wa motor: karibu na sumaku ya kudumu na mhimili unaozunguka, 1 mzunguko wa sumaku (ili shamba la magnetic linalozunguka litokewe), 2 kulingana na kanuni ya N pole na kivutio cha S pole heteropole, repulsion sawa ya pole, 3 sumaku yenye mhimili unaozunguka itazunguka.
Katika motor, kwa kweli ni mkondo unaopita kupitia waya ambao huunda uwanja wa sumaku unaozunguka (nguvu ya sumaku) kuzunguka ambayo husababisha sumaku kuzunguka. Wakati waya inapopigwa kwenye coil, nguvu ya sumaku inaunganishwa ili kuunda flux kubwa ya magnetic field (magnetic flux), na kusababisha miti ya N na S. Kwa kuingiza msingi wa chuma kwenye koili ya waya, mistari ya uga wa sumaku inakuwa rahisi kupita na inaweza kutoa nguvu kubwa ya sumaku.
Muundo wa motor ni hasa linajumuisha sehemu mbili: stator na rotor.
Stator: sehemu ya stationary ya motor, muundo kuu ambayo ni pamoja na pole magnetic, vilima na mabano. Nguzo ya sumaku ni sehemu ya injini inayozalisha uwanja wa sumaku, ambao kawaida huundwa na msingi wa chuma na koili. Upepo ni coil katika stator, kwa kawaida linajumuisha conductors na insulation, ambao jukumu ni kuzalisha shamba magnetic wakati umeme wa sasa unapita ndani yake. Bracket ni muundo wa msaada wa stator, kwa kawaida hutengenezwa kwa aloi ya alumini na vifaa vingine, na upinzani mzuri wa kutu na nguvu.
Rotor: Sehemu inayozunguka ya motor, muundo mkuu ambao ni pamoja na silaha, fani na kofia za mwisho. Silaha ni coil katika rotor, kwa kawaida linajumuisha makondakta na insulation, ambao jukumu ni kuzalisha shamba magnetic wakati mkondo wa umeme unapita ndani yake. Fani ni muundo wa msaada wa rotor, kwa kawaida hutengenezwa kwa chuma au kauri, na kuvaa vizuri na upinzani wa kutu. Jalada la mwisho ni muundo wa mwisho wa motor, kwa kawaida hutengenezwa kwa aloi ya alumini na vifaa vingine, na kuziba nzuri na nguvu.
2, mashimo kikombe motor ufafanuzi na uainishaji
Mnamo mwaka wa 1958, Dr.FF aulhaber alitengeneza teknolojia ya koili ya vilima na kupata hati miliki inayofaa kwa injini ya kikombe cha mashimo mnamo 1965, ikiashiria ujio wa injini ya kikombe cha mashimo, na muundo wake wa kimuundo wa kibunifu huruhusu injini kuwa ya ukubwa mdogo na ufanisi zaidi. Motor mashimo kikombe ni mali ya DC kudumu sumaku servo motor, muundo motor inavyoonekana katika takwimu zifuatazo, hasa linajumuisha stator na rotor. Stator inaundwa na karatasi ya chuma ya silicon na vilima vya koili, na karatasi ya silicon isiyo na muundo wa shimo la jino inaweza kuzuia athari ya jino na kupunguza upotezaji wa chuma na upotezaji wa sasa wa eddy. Rotor inajumuisha sumaku ya kudumu, shimoni inayozunguka na sehemu zake za kudumu, na motor hutumia sumaku ya kudumu ya pete, ambayo ni rahisi kusindika na kufunga.
Ikilinganishwa na motors za kawaida, kipengele kikubwa zaidi cha rotor ni kwamba inavunja kupitia muundo wa rotor ya motor ya jadi katika muundo, na hutumia rotor isiyo ya msingi, pia inajulikana kama rota ya kikombe cha mashimo. Rotor ni muundo usio na umbo la kikombe uliozungukwa na vilima na sumaku. Katika motors za kawaida, jukumu la msingi wa chuma ni hasa: 1) kuzingatia na kuongoza shamba la magnetic: msingi wa chuma hutengenezwa kwa nyenzo yenye upenyezaji wa juu wa magnetic (kama vile karatasi ya chuma ya silicon), ambayo inaweza kuzingatia na kuongoza flux ya magnetic, na hivyo kuboresha nguvu ya shamba la magnetic na ufanisi wa motor; 2) Upepo wa usaidizi: Msingi wa chuma hutoa muundo wa msaada wa nguvu kwa vilima, kuhakikisha kwamba vilima hudumisha sura na msimamo thabiti wakati wa uendeshaji wa motor. Katika injini yenye mashimo ya kikombe, silinda yenye mashimo yenye kuta nyembamba hutumiwa kama rota, na silinda yenye mashimo hujeruhiwa moja kwa moja ndani ya vilima bila msaada wa ziada wa msingi. Faida za kubuni isiyo na msingi: 1) Kuondoa upotevu wa sasa wa eddy na hysteresis: Msingi wa chuma katika motor ya kawaida itazalisha hasara za sasa za eddy na hysteresis katika uwanja wa magnetic mbadala, ambayo itapunguza ufanisi wa motor. Gari ya kikombe cha mashimo hutumia rotor isiyo na msingi, ambayo huondoa kabisa hasara hizi, na hivyo kuboresha ufanisi wa ubadilishaji wa nishati ya motor. 2) Punguza uzito na wakati wa inertia: muundo wa bure wa msingi hupunguza kwa kiasi kikubwa uzito wa rotor, na kufanya motor nzima kuwa nyepesi. Wakati huo huo, kupunguzwa kwa muda wa inertia inaruhusu motor kuwa na kasi ya majibu ya kasi na kuongeza kasi ya juu, ambayo ni ya manufaa sana kwa matukio ya maombi ambayo yanahitaji kuanza haraka na kuacha.
Wakati huo huo, muundo wa usahihi wa muundo wa silinda ya mashimo na mpangilio wa vilima unaweza kuongeza usambazaji wa uwanja wa sumaku ndani ya injini ya kikombe cha mashimo, kupunguza uvujaji wa sumaku na upotezaji wa nishati, na kuboresha zaidi ufanisi na utendaji wa gari.
motor kikombe mashimo inaweza kugawanywa katika aina mbili kulingana na commutation mode: moja ni mashimo kikombe brashi motor, ambayo antar mitambo kaboni brashi commutation mode; Nyingine ni injini isiyo na mashimo ya kikombe, ambayo inachukua nafasi ya ubadilishaji wa brashi na ubadilishaji wa elektroniki, kuzuia cheche za umeme na chembe za tona zinazozalishwa wakati wa uendeshaji wa motor ya brashi, kupunguza kelele na kuongeza maisha ya huduma ya motor. Kutoka kwa kulinganisha bidhaa tofauti za vifaa vya umeme vya Mingzhi katika takwimu ifuatayo, inaweza kuonekana kuwa hakuna haja ya brashi kwenye motor isiyo na mashimo ya kikombe, lakini sensor ya Hall hutambua ishara ya shamba la rotor, hugeuza mabadiliko ya mitambo kuwa mabadiliko ya ishara ya elektroniki, na hurahisisha zaidi muundo wa kimwili wa injini ya mashimo ya kikombe.
3, mashimo kikombe motor faida
Gari ya kikombe cha mashimo huvunja kupitia muundo wa rotor wa motor ya jadi katika muundo, inapunguza upotevu wa nguvu unaosababishwa na kuundwa kwa eddy sasa katika msingi wa chuma, na wingi wake na wakati wa inertia hupunguzwa sana, na hivyo kupunguza hasara ya nishati ya mitambo ya rotor yenyewe. Kwa muhtasari, injini ya mashimo ya kikombe ina faida za msongamano mkubwa wa nguvu, maisha ya huduma ya muda mrefu, majibu ya haraka, torque ya kilele cha juu, utaftaji mzuri wa joto na kadhalika.
Msongamano mkubwa wa nguvu: Msongamano wa nguvu wa injini ya kikombe kisicho na mashimo ni uwiano wa nguvu ya pato kwa uzito au ujazo. Kwa upande wa uzito, rotor isiyo ya msingi ni nyepesi kuliko rotor ya msingi ya kawaida; Kwa upande wa ufanisi, rotor isiyo na msingi huondoa upotezaji wa sasa wa eddy na hysteresis inayotokana na rotor isiyo na msingi, inaboresha ufanisi wa micromotor, na inahakikisha torque ya juu na nguvu ya pato. Ufanisi wa juu wa motors nyingi za vikombe ni zaidi ya 80%, wakati ufanisi wa juu wa motors nyingi za brashi za DC kwa ujumla ni karibu 50%. Uzito wa chini na ufanisi wa juu huruhusu injini za kikombe kisicho na mashimo kufikia msongamano mkubwa wa nguvu. Kwa hivyo, injini yenye mashimo ya kikombe inafaa zaidi kwa programu zinazotumia betri zinazohitaji muda mrefu wa kufanya kazi, kama vile pampu zinazobebeka za sampuli za hewa, roboti za humanoid, mikono ya bionic, zana za nguvu zinazoshikiliwa kwa mkono na programu zingine.
Uzito wa juu wa torque: muundo usio na msingi hupunguza uzito wa rotor na wakati wa inertia, na wakati wa chini wa inertia inamaanisha kuwa motor inaweza kuongeza kasi na kupungua kwa kasi, hivyo kuwa na uwezo wa kuzalisha torque zaidi kwa muda mfupi; Wakati huo huo, kukosekana kwa msingi wa chuma hufanya injini ya kikombe cha mashimo kuwa ngumu zaidi, ndogo, na iweze kutoa pato la juu la torque katika nafasi ndogo.
Muda mrefu wa huduma: Idadi ya vipande vya kurudi nyuma vya injini ya kikombe yenye mashimo hufanya kushuka kwa thamani kwa sasa na uingizaji wa injini kuwa ndogo wakati wa kurudi nyuma, kupunguza kwa kiasi kikubwa kutu ya umeme ya mfumo wa kurejesha wakati wa mchakato wa kurejesha, ili kuwa na maisha marefu. Kulingana na data katika 'Utafiti wa Maombi ya Usimamizi Uliobinafsishwa wa motors za vikombe', maisha ya motors za DC zilizopigwa kwa ujumla ni saa mia chache tu, na muda wa kuishi wa motors za mashimo ya kikombe kawaida ni kati ya masaa 1000 na 3000, ambayo inaweza kutoa operesheni ndefu ya kuaminika.
Kasi ya majibu ya haraka: motor ya jadi ina wakati mkubwa wa hali kutokana na kuwepo kwa msingi wa chuma, wakati injini ya kikombe cha mashimo imeunganishwa, na rota ni coil ya kujitegemea yenye umbo la kikombe, hivyo uzito ni nyepesi, na wakati wake mdogo wa inertia pia hufanya injini ya kikombe cha mashimo kuwa na sifa nyeti za marekebisho ya kuanza-kuacha. Kulingana na 'Maendeleo ya Utafiti wa injini ndogo ya kikombe na coil', muda wa mitambo wa injini ya msingi ya jumla ni karibu 100ms, wakati muda wa mitambo wa injini ya mashimo ya kikombe ni chini ya 28ms, na baadhi ya bidhaa ni chini ya 10ms.
Torque ya kilele cha juu: Uwiano wa torque ya kilele na torque inayoendelea ya injini ya kikombe cha mashimo ni kubwa sana, kwa sababu mchakato wa kupanda kwa kasi hadi kilele cha mara kwa mara haubadilika, na uhusiano wa mstari kati ya sasa na torque unaweza kufanya micromotor kutoa torque kubwa ya kilele. Baada ya motor ya kawaida ya msingi ya DC kufikia kueneza, haijalishi sasa imeongezeka, torque ya motor DC haitaongezeka.
Usambazaji mzuri wa joto: uso wa rotor ya mashimo ya kikombe ina mtiririko wa hewa, bora zaidi kuliko utendaji wa kutawanya joto wa rotor ya msingi, waya isiyo na waya ya rotor ya msingi imeingizwa kwenye groove ya karatasi ya chuma ya silicon, mtiririko wa hewa wa uso wa coil ni mdogo, kupanda kwa joto ni kubwa, chini ya hali sawa ya pato la nguvu, kupanda kwa joto la mashimo ya kikombe cha DC motor ni ndogo.
4, njia ya kiufundi ya motor mashimo kikombe
Hatua muhimu katika utengenezaji wa injini ya kikombe cha mashimo ni utengenezaji wa coil, kwa hivyo muundo wa coil na mchakato wa vilima huwa vizuizi vyake vya msingi. Kipenyo, idadi ya zamu na mstari wa waya huathiri moja kwa moja vigezo vya msingi vya motor. Kizuizi cha msingi cha vilima vya coil kinaonyeshwa moja kwa moja katika muundo wa coil, kwa sababu aina tofauti za vilima zina tofauti katika kiwango cha otomatiki na matumizi ya shaba. Kwa upande mwingine, pia ni yalijitokeza katika vifaa vilima na njia vilima, na kiwango cha kujaza ya mashimo kikombe Groove jeraha na mashine tofauti vilima ni tofauti, ambayo inaongoza kwa sparse tofauti, kuathiri moja kwa moja hasara motor, itawaangamiza joto, nguvu na kadhalika.
Angle ya muundo wa coil: Muundo wa vilima wa injini ya kikombe cha mashimo inaweza kugawanywa katika aina ya vilima moja kwa moja, aina ya vilima ya oblique na aina ya tandiko.
Upepo wa moja kwa moja: Waya wa coil ni sawa na mhimili wa motor, na kutengeneza muundo wa vilima uliojilimbikizia. Wazo la kubuni la coil ya jeraha la moja kwa moja ni upepo wa kwanza wa waya wa kawaida wa mviringo enameled juu ya kufa kwa vilima kulingana na mahitaji ya idadi ya zamu, na kisha kuunganisha vilima kwenye shimoni la msingi la waya, na kisha kutumia binder katika ncha zote mbili ili kuponya na kuunda. Kwa kusema, mwisho wa vilima vya moja kwa moja haitoi torque, na huongeza uzito wa silaha na upinzani wa silaha.
Upepo wa oblique: pia inajulikana kama vilima vya asali, njia ya kupiga asali hutumiwa, na kuacha mabomba katikati, ili kuwa na uwezo wa kuendelea na upepo, ni muhimu kufanya upande wa ufanisi wa kipengele na mhimili wa silaha kwenye Angle fulani ya Tilt. Ukubwa wa mwisho wa njia hii ya vilima ni ndogo, lakini kwa sababu upepo wa oblique unaoendelea unaoendelea unahitaji Angle fulani ya mstari, waya wa enameled huingiliana, na kiwango cha kujaza yanayopangwa ni ya chini. Ikilinganishwa na aina ya jeraha la moja kwa moja, silaha ya vilima inayoelekea haina mwisho wa vilima, kupunguza uzito wa silaha, na ina faida za wakati mdogo wa hali, muda mdogo wa kudumu, sifa nzuri za kuvuta na torque kubwa ya pato. Faulhaber nchini Ujerumani na Portescap nchini Uswizi mara nyingi hutumia vilima vilivyowekwa.
Aina ya tandiko: pia inajulikana kama vilima vya umakini au rhomboid, njia ya kukunja coil yenye umbo na kisha waya hutumiwa, ambayo ni, waya wa enamelled unaojifunga hujeruhiwa kwenye sehemu maalum ya kutengeneza vilima, na kikombe cha armature kimetengenezwa kwa mipangilio mingi ya kuunda. Wakati wa vilima, safu mbili za coils zimepangwa vizuri na umbo, ambayo ni rahisi kudhibiti ukubwa wa kikombe cha silaha baada ya kuunda upya na kuboresha kiwango cha kujaza yanayopangwa. Wakati huo huo, njia hii ina ufanisi mkubwa wa uzalishaji na inafaa kwa uzalishaji wa wingi. Mwisho wa sumaku inayopinda saddle ina tabaka chache zinazopishana, pengo dogo la hewa na kiwango cha juu cha utumiaji wa sumaku ya kudumu, ambayo huboresha msongamano wa nguvu wa injini. Baadhi ya bidhaa za Maxon nchini Uswizi hutumia vilima vya aina ya tandiko.
Upepo wa mchakato wa maoni: Kutoka kwa mtazamo wa teknolojia ya uzalishaji, kulingana na njia ya kutengeneza ya coil imegawanywa katika makundi matatu: vilima vya mwongozo, vilima na wakati mmoja kutengeneza uzalishaji.
1) Upepo wa mwongozo. Kupitia mfululizo wa michakato ngumu, ikiwa ni pamoja na uingizaji wa pini, upepo wa mwongozo, wiring mwongozo na hatua nyingine za kuzalisha. Inafaa kwa bidhaa zinazohitaji ubinafsishaji wa hali ya juu, lakini ufanisi wa uzalishaji na utulivu wa bidhaa ni mdogo.
2) Teknolojia ya uzalishaji wa vilima. Teknolojia ya uzalishaji wa vilima ni uzalishaji wa nusu-otomatiki, waya wa enameled kwanza hujeruhiwa kwa mlolongo kwa shimoni kuu na sehemu ya msalaba yenye umbo la almasi, na huondolewa baada ya kufikia urefu unaohitajika, na kisha kupigwa ndani ya sahani ya waya, na hatimaye sahani ya waya inajeruhiwa kwenye coil yenye umbo la kikombe. Kwa mujibu wa mchakato wa 'vilima vya kutengeneza kombe mashimo' na mchakato wa vilima, mashine inayofuata ya vilima inaweza kusanidiwa na wafanyikazi 4 ili kufikia pato la kila mwaka la vitengo 30,000, lakini kizuizi cha vilima ni kwamba inafaa zaidi kwa kipenyo cha 20-30mm cha kikombe kisicho na mashimo, ni ngumu kupitisha coils ndogo na nafasi ya bomba, ambayo kipenyo cha chini ya 1mm ni chini ya 1mm. Kwa ujumla, ufanisi wa uzalishaji wa mchakato wa vilima ni wa juu, na inaweza kukidhi mahitaji ya uzalishaji wa kati. Hata hivyo, kiwango chake cha juu cha ushiriki wa mwongozo husababisha uthabiti wa bidhaa iliyokamilishwa inaweza isiwe nzuri kama uzalishaji wa kiotomatiki, na ni vigumu kukidhi ukubwa mdogo wa vilima vya koili ya kikombe.
3) Teknolojia ya uzalishaji wa ukingo mmoja. Mashine ya vilima kupitia vifaa vya automatisering itakuwa waya enameled kulingana na kanuni ya spindle, coil vilima ndani ya kikombe baada ya kuondolewa, ukingo mmoja, hakuna haja ya unaendelea na flatten taratibu nyingi, shahada ya juu ya automatisering, hivyo ufanisi wa uzalishaji na kumaliza bidhaa konsekvensen ni bora; Lakini uwekezaji unaolingana wa vifaa vya mbele utakuwa wa juu zaidi.
Nje ya nchi vilima mchakato maendeleo mapema, shahada ya automatisering ni kubwa kuliko ya ndani. Nyumbani hasa inachukua uzalishaji wa vilima, mchakato ni ngumu zaidi, nguvu ya kazi ya wafanyakazi ni kubwa, haiwezi kukamilisha coil na kipenyo kikubwa cha waya, na kiwango cha chakavu ni cha juu. Nchi za kigeni hasa hutumia teknolojia ya uzalishaji wa jeraha ya wakati mmoja, kiwango cha juu cha otomatiki, ufanisi wa juu wa uzalishaji, anuwai ya kipenyo cha coil, ubora mzuri wa coil, mpangilio mzuri, aina za gari, utendaji mzuri.
Viungo vya mnyororo wa viwanda na matumizi ya mkondo wa chini
Sehemu ya juu ya injini ya kikombe cha mashimo ni malighafi na sehemu, malighafi ni pamoja na shaba, chuma, chuma cha sumaku, plastiki, nk. Mto wa chini wa mlolongo wa viwanda ni mwisho wa maombi, na motor ya kikombe cha mashimo ina sifa ya unyeti wa juu, operesheni imara na udhibiti wa nguvu, ambayo inakidhi mahitaji kali ya uwanja wa juu wa gari la umeme, hivyo hutumiwa hasa katika anga, vifaa vya matibabu, automatisering ya viwanda na robotiki na maeneo mengine ya juu. Wakati huo huo, motor mashimo kikombe pia ni hatua kwa hatua kutumika katika uwanja wa kiraia, kama vile automatisering ofisi, zana nguvu na kadhalika.
Gari inayoahidi ya kikombe kisicho na kitu
Gari mashimo ya kikombe na muundo wake wa kipekee bila msingi wa chuma, inayoonyesha kasi ya juu, ufanisi wa juu, mwitikio wa juu wa nguvu na faida zingine muhimu, zinazotumiwa sana katika anga, vifaa vya matibabu na nyanja zingine, katika kubadilika kwa mkono kwa roboti ya humanoid pia kuna athari kubwa. Ingawa biashara za ng'ambo kama vile Maxon na Faulhaber zina faida ya kwanza kwa sasa, pamoja na uboreshaji unaoendelea wa kiwango cha kiufundi cha watengenezaji wa ndani na maendeleo ya haraka ya soko la roboti za kibinadamu, injini za ndani za vikombe zitaleta fursa mpya za maendeleo.
