Jinsi Robot Frameless Torque Motors Inawasha Roboti za Humanoid

Huenda tayari umeona video fupi za roboti zinazofanana na binadamu—zikigeuza nyuma katika maabara, kubeba sehemu katika viwanda vya magari, au hata kufanya mazungumzo ya asili na watu. Nyuma ya vitendo hivi vinavyoonekana 'kama binadamu' kuna kiwezeshaji kikuu: mfumo wa pamoja. Ikiwa algorithms ni ubongo wa roboti na vihisi ni hisi zake, basi Roboti Frameless Torque Motor  ni msuli wake—huamua jinsi inavyoweza kukimbia kwa kasi, ni nzito kiasi gani inaweza kuinua, na jinsi inavyoweza kutembea kwa uthabiti. Leo, tutaanza kutoka kwa bidhaa kadhaa za kawaida za roboti za humanoid ili kuchambua ni wapi teknolojia hii ya 'misuli' inapita na jinsi inavyosaidia mabadiliko ya kiviwanda.

I. Kwa Nini Roboti za Humanoid Hazitenganishwi na Roboti Frameless Torque Motors?

Hebu tujue mhusika mkuu wetu. Gari ya torque isiyo na sura ni uwepo wa kipekee - haina nyumba, hakuna shimoni, hakuna fani. Kwa kuondoa vipengee vyote vya 'vifurushi' vya pembeni, hubakiza  tu stator na rotor core , ambazo zimepachikwa moja kwa moja kwenye muundo wa pamoja wa roboti. Faida ni moja kwa moja:  kiasi kidogo, torque ya juu . Katika roboti ya kibinadamu, viungio vya torati kubwa kama vile nyonga, goti na bega huhitaji msongamano wa nguvu wa juu sana na mshikamano; injini za kitamaduni mara nyingi huchukua nafasi nyingi sana, ilhali injini ya torque isiyo na fremu inaweza kuunganishwa ndani ya kiungo ili kufikia muundo wa 'uunganisho wa injini, na kufanya muundo wa jumla kuwa thabiti na ufanisi zaidi.

Data pia inathibitisha umuhimu wake. Chukua Tesla Optimus kama mfano:  kila moja ya vitendaji vyake 28 hutumia injini ya torque isiyo na fremu , ikionyesha jukumu kuu la bidhaa hii katika uanzishaji wa pamoja.

II. Uchambuzi wa Usanidi wa Bidhaa Mkuu: Viungo Tofauti, 'Misuli' Tofauti

Tukilinganisha injini na misuli, mahitaji ya sehemu mbalimbali za mwili hutofautiana sana—viungo vikubwa kama vile mabega na makalio vinahitaji nguvu ya kulipuka, viganja vya mikono na mikono iliyostaajabisha huhitaji udhibiti kamili, na magoti yanahitaji kubeba mzigo yanapodumisha uthabiti. Wazalishaji, kwa kuzingatia nafasi ya bidhaa na kuzingatia gharama, wamepitisha ufumbuzi tofauti wa mchanganyiko wa magari.

Tesla Optimus: 'Usanidi wa Rafu Kamili' ya Benchmark ya Kiufundi

Tesla Optimus kwa sasa ina suluhisho kamili zaidi na la uwazi la kiufundi katika tasnia. Viungo vyake vimegawanywa katika vikundi vitatu:

·  Viamilisho vya mzunguko (vizio 14) : Hutumika sana katika viunga vya mzunguko wa pembe kubwa kama vile mabega, nyonga, viganja vya mikono na kiuno. Suluhisho ni 'motor ya torque isiyo na sura + kipunguza sauti cha sauti + kihisi cha torque + visimbaji viwili', inayotoa maelezo matatu ya torque:  20Nm, 110Nm, 180Nm..

·  Viamilisho vya mstari (vizio 14) : Husambazwa katika viungio vilivyo na pembe ndogo ya kubembea lakini inayohitaji msukumo wa juu (km, viwiko, magoti, vifundo vya miguu). Suluhisho ni 'motor ya torque isiyo na sura + skrubu ya roller ya sayari', yenye vipimo vya msukumo vya  500N, 3900N, na 8000N.

·  Viimilisho mahiri vya mikono (vizio 12 / mikono yote miwili) : Hutumia mchanganyiko wa injini ya kikombe kisicho na kitu + sanduku ndogo la sayari ya hatua nyingi + gia ya minyoo. Kila mkono una digrii 11 za uhuru na unaweza kuinua mzigo wa 9kg.

Kwa ujumla, Optimus hutumia kipenyo cha 180Nm chenye torque ya juu kwa viungo vya mizigo mizito kama vile nyonga na bega, na miyeyusho ya torati ya wastani/chini kwa sehemu zenye mzigo wa wastani kama vile kiwiko cha mkono na kifundo cha mkono, na kutengeneza 'kushuka kwa misuli'. Kwa mtazamo wa gharama,  torque isiyo na fremu inachangia takriban 14.8% ya jumla ya gharama ya roboti , na kuifanya kuwa sehemu ya pili muhimu zaidi baada ya skrubu ya rola ya sayari.

Unitree H1/G1: Utendaji wa Gharama ya Juu 'Kikundi Kilichojiendeleza'

Mtazamo wa Unitree ni tofauti sana na wa Tesla—wanapendelea  usanifu wa kiendeshi cha moja kwa moja kwa kutumia injini za msongamano wa juu wa torque + gia za sayari za uwiano wa chini , ambayo huhakikisha utoaji wa nguvu wakati unapunguza gharama.

H1  imewekwa kama roboti kubwa ya kibinadamu ya kiwango cha viwanda, iliyo na injini ya M107 iliyojitengeneza ambayo inaweza kutoa torati ya kilele cha  360N·m  (joint hip  220N·m , kifundo cha mguu  45N·m ), na msongamano wa nguvu unaodaiwa mara 1.5 kuliko washindani. Usambazaji wa pamoja: Viungio 14 vya miguu ya chini (torque kuanzia 45–220N·m), viungio 14 vya miguu ya juu (torque ~75N·m), na viungio 2 vya torso.

G1  inalenga hali za watumiaji wa nyumbani: urefu wa 1.32m, uzani wa 35kg. Toleo la kawaida lina DOF 23, wakati toleo la EDU linatoa 23–43 DOF. Sehemu yake ya chini ya mguu hutumia 'motor + kipunguza sayari cha hatua mbili + encoder + dereva' moduli iliyounganishwa ya nne-kwa-moja, yenye torati ya juu ya goti ya  90N·m  na upeo wa juu wa kubeba mkono wa 2kg. Hasa, Unitree imefikia kiwango cha ujanibishaji cha zaidi ya 90%, huku injini, vidhibiti, vidhibiti, visimbaji, na vipengee vingine vya msingi vikiwa vimejitengeneza wenyewe, na kuruhusu toleo la msingi la G1 kuwekewa bei ya chini kama RMB 85,000.

Xiaomi CyberGear: 'Njia ya Kiukweli' Iliyojumuishwa Ndogo

CyberGear ya Xiaomi inachukua njia tofauti kabisa—hupakia injini ya servo, kipunguza sauti, visimbaji viwili, na kiendeshi kwenye mwili mdogo wenye uzito wa  gramu 317 pekee , na kufikia 'ukubwa mdogo, muunganisho mkubwa'.

Vigezo vya kiufundi: injini ya CyberGear ina torque ya upeo wa  3N·m  lakini inaweza kujibu haraka kama  milisekunde 20 . Inafaa kwa hali nyepesi kama vile mikono ya roboti ya eneo-kazi na viungo vidogo vya roboti. Gari hiyo hutumia nyumba nyeusi ya alumini iliyo na anodized kwa uondoaji bora wa joto, inajumuisha mfumo uliojitengenezea wa kutambua halijoto na kanuni za ulinzi, na huja kwa kawaida ikiwa na kiunganishi cha XT30 na muundo wa kutoa haraka. Inauzwa kwenye duka la mtandaoni la Xiaomi kwa  RMB 499 pekee , na kuifanya 'mlinda lango wa bei' kwa moduli za pamoja za roboti za kiwango cha kuingia.

Ijapokuwa torque yake ya upeo wa 3N·m iko chini sana kuliko ile ya suluhu za torque kubwa ya Optimus na Unitree, ikizingatiwa uzito wake wa gramu 317 tu na muundo wake wa 'kutolewa kwa haraka + uliounganishwa', inatosha zaidi kwa matukio ya watumiaji (roboti ndogo za nyumbani, roboti za elimu). Inafuata mkakati wa 'mzuri vya kutosha'—kuwawezesha watengenezaji wadogo na wa kati kucheza pia katika anga ya roboti.

Mfululizo wa Msafara wa Roboti za Zhiyuan: Kufuata 'Nguvu ya Mwisho ya Kupasuka'

Msururu wa Msafara wa Zhiyuan ni mkali hasa katika utendaji wa gari. Roboti ya Expedition A2 Max inatoa torati ya kilele cha pamoja ya  450N·m , kwa sasa ni mojawapo ya takwimu za juu zaidi za pamoja zinazopatikana kwa umma. Motor yake ya PowerFlow iliyojitengeneza yenyewe inachukua njia ya teknolojia ya gari-moja kwa moja-mahali fulani kati ya gari la moja kwa moja na motors za jadi-inatoa torque ya kilele inayozidi 350N · m wakati uzani wa 1.6kg tu, na pia inajumuisha mfumo wa baridi wa kioevu, kusawazisha unyeti wa udhibiti wa nguvu na uwezo wa mzigo unaoendelea. Hivi sasa, Zhiyuan imezindua msingi wa viwanda huko Chengdu, na bidhaa kama vile Expedition A3, A2, na Lingxi X2 zimepata uzalishaji mkubwa.

Kwa ulinganisho wa angavu, vigezo muhimu vya miundo kuu iliyo hapo juu imefupishwa katika jedwali hapa chini:

Kutoka kwa jedwali lililo hapo juu, ni wazi kuwa injini za torque zisizo na fremu za roboti zimekuwa karibu kawaida katika matukio ya mizigo mizito kama vile viuno vya kiuno, goti, na mabega, ilhali mota sahihi zaidi za vikombe visivyo na mashimo hutumika mwishoni mwa mikono—tofauti pekee ziko katika  mchanganyiko wa aina ya gari na vigezo vya utendaji . Mwelekeo ni thabiti.

III. 'Kuweka ramani' Kati ya Motors na Roboti Kamili

Kwa hivyo ni watengenezaji gani wa gari wanaounga mkono bidhaa hizi zinazojulikana za roboti za humanoid? Kadiri uzalishaji wa wingi unavyoongezeka, idadi ya wasambazaji wa ndani na kimataifa wanajifunga wenyewe kwa watengenezaji kamili wa roboti, wakichukua nafasi muhimu.

·  Mlolongo wa usambazaji wa Tesla : Teknolojia ya Uvumbuzi inashikilia nafasi inayoongoza katika viungo vilivyounganishwa vya udhibiti wa gari, na bidhaa za udhibiti wa mwendo za Leadshine pia zimeingia kwenye mnyororo wa ugavi wa Tesla. Kwa kuongezea, injini za torque za Wolong Electric Drive zimefanikiwa kuingia katika minyororo ya usambazaji ya roboti za kawaida za ndani kama vile Unitree na Zhiyuan, zinazounganishwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja na Tesla, na sehemu ya soko ya ndani ya takriban 25%.

·  Unitree  ni mchezaji aliye na kiwango cha juu sana cha ujanibishaji; motors zake, bodi za kuendesha gari, na algorithms za udhibiti wa mwendo kwa kiasi kikubwa zimejitengeneza. Kwa mtazamo wa mnyororo wa ugavi, vipunguza sauti vya Leaderdrive na injini za torque zisizo na fremu za Haozhi Electromechanical, miongoni mwa zingine, hutoa Unitree.

· Mota  ya CyberGear ya Xiaomi  haitegemei wasambazaji wa injini za nje, lakini uchakavu unaonyesha kuwa inaunganisha kisimbaji cha sumaku cha ams cha OSRAM na MCU ya udhibiti mkuu wa GigaDevice. Wakati huo huo, Teknolojia ya Uvumbuzi pia hutoa Xiaomi.

·  Zhiyuan  ina idadi ya wasambazaji wanaohusishwa nayo. Hifadhi ya Umeme ya Wolong haijaingia tu katika mnyororo wa usambazaji wa Zhiyuan kupitia 'sekta + ya mtaji' wa kuunganisha pande mbili lakini pia ina hisa katika Zhiyuan kwa njia isiyo ya moja kwa moja. Viongozi wengine wa nyumbani wanaosambaza mifumo ya servo na motors za torque zisizo na sura ni pamoja na Teknolojia ya Uvumbuzi, STEP Electric, na Veichi Electric.

Kwa ujumla,  uga wa injini ya torque isiyo na sura unashuhudia uharakishaji wa ujanibishaji . Katika soko la hali ya juu, chapa za kimataifa kama vile Kollmorgen na MOOG bado zinachukua nafasi ya juu ya kiteknolojia, lakini kwa upande wa uzalishaji kwa wingi, udhibiti wa gharama na huduma zilizobinafsishwa, wachezaji wa ndani kama Innovance, Wolong, na STEP wanaongezeka kwa kasi.

IV. Mahitaji ya 'Misuli' ya Kiwango cha Juu: Visimbaji na Viungo vya Usahihi wa Hali ya Juu

Motors hutatua tatizo la kutoa nishati, lakini ili kufikia uwekaji sahihi wa viungo, maoni ya nguvu nzuri, na udhibiti laini wa mwendo, sehemu nyingine muhimu inahitajika—  kisimbaji..

Kisimbaji hufanya kama 'mfumo wa neva' wa roboti unaowajibika kwa maoni ya wakati halisi ya nafasi, kasi na maelezo ya pembe. Katika roboti za humanoid, suluhisho  la kusimba mbili  limekuwa la kawaida: encoder moja imewekwa kwenye upande wa gari, nyingine upande wa pato, na tofauti ya angular kati yao inalinganishwa na torque ya calibrate na nafasi. Katika viungo vyenye mzigo mzito (kama vile nyonga na goti), kisimbaji huamua jinsi roboti inavyoweza kudhibiti mwendo na nguvu; katika utendakazi mzuri wa mikono, usahihi wa kisimbaji ni kigezo muhimu kinachopimwa kwa milimita.

V. SDM: Nyota Anayechipukia katika Mitambo ya Roboti ya Ndani isiyo na fremu na Visimbaji vya Sumaku.

Kinyume na hali ya nyuma ya kuongeza kasi ya ujanibishaji, kampuni kutoka Hangzhou— SDM —inaingia hatua kwa hatua katika kiini cha msururu wa tasnia ya roboti ya humanoid na muundo wake wa bidhaa za magurudumu mawili ya 'mota za torque za roboti + na visimbaji vya sumaku'.

Faida tofauti za SDM katika motors za torque zisizo na sura zinaonyeshwa hasa katika nyanja tatu:

1. Uwezo kamili wa kubuni wa magari . Mota za torque zisizo na fremu za SDM zinaunga mkono mwitikio wa kasi ya juu na udhibiti wa kitanzi wa muda halisi wa torati, kwa kutumia nyenzo za aloi za kiwango cha anga na sumaku za bidhaa za nishati ya sumaku, kuboresha kwa kiasi kikubwa msongamano wa torque na upinzani wa athari. Ikilenga mahitaji tofauti ya viungio mbalimbali vya roboti (nyonga/goti/bega), SDM imezindua laini nyingi za bidhaa za injini zenye torati ya kilele inayofunika 50Nm hadi zaidi ya 200Nm, ikibadilika kwa urahisi kwa matumizi kuanzia huduma nyepesi ya kibiashara hadi mzigo mzito wa viwandani.

2. Teknolojia ya msingi katika encoders magnetic . Visimbaji vya usimbaji vya sumaku vilivyojitengeneza vyenye zamu nyingi za zamu nyingi na visimbaji vya sumaku vya zamu moja vinalingana na suluhu kuu za kimataifa katika usahihi, uthabiti na uwezo wa kuzuia mwingiliano. Kwa kutumia vitambuzi vya usahihi wa hali ya juu na teknolojia ya pete yenye nguzo nyingi, visimbaji sumaku vya SDM hufikia azimio la nafasi bora kuliko biti 18, huku vikiboresha kwa kiasi kikubwa sifa za kuzuia mtetemo na halijoto ya juu/chini. Uwezo huu jumuishi wa 'motor + encoder' huruhusu watengenezaji kamili wa roboti kufikia  uteuzi wa suluhisho la kiendeshi cha pamoja cha kituo kimoja , kuboresha kwa kiasi kikubwa ufanisi wa maendeleo na ujumuishaji wa mfumo.

3. Inayo mizizi katika kundi la viwanda la 'Hangzhou Six Little Dragons' . SDM iko Hangzhou na eneo la Delta ya Mto Yangtze, ambayo ni mwenyeji wa mkusanyiko msongamano zaidi wa rasilimali za sehemu ya roboti nchini China, kufunika vipunguza, fani, vitambuzi na sehemu zingine muhimu. Ikinufaika na uendelezaji endelevu wa sera za maendeleo ya sekta ya roboti za binadamu katika Mkoa wa Zhejiang, SDM inapanuka hatua kwa hatua kutoka kwa usambazaji wa kipengele kimoja hadi kukamilisha suluhu za moduli za pamoja.

Wakati roboti za humanoid zinavyosonga kutoka hatua ya maabara hadi  'enzi za uzalishaji kwa wingi' , ushindani kati ya wasambazaji wa mitambo na visimba vya juu unapandisha daraja kutoka 'ufaafu wa gharama' hadi kwenye vita vya njia mbili za 'utendaji + kuegemea'. SDM, ikitumia manufaa ya mnyororo wake wa viwanda wa Hangzhou na uwezo wake wa kujiendeleza wa injini na usimbaji wa sumaku, inakuwa nguvu ya lazima katika 'chanzo cha nguvu' cha roboti za humanoid zinazozalishwa nchini.