На додаток до більш плавного контролю пози під час ходьби, людиноподібний робот Tesla другого покоління Optimus вражає своєю здатністю без зусиль і точно підбирати і розміщувати яйця. Плавний і стабільний захоплення демонструє вишукані можливості робота.
Спритна рука гуманоїдного робота — це спеціалізований кінцевий ефектор, розроблений на основі кінезіології людини, повністю відмінний від кінцевих ефекторів звичайних промислових роботів. Звичайні промислові кінцеві елементи роботи можуть виконувати лише певні завдання, такі як захоплення або зварювання, тоді як спритна рука, підтримувана кількома датчиками та ступенями свободи, може імітувати функції рук людини. Із зростанням тенденції на ринку гуманоїдних роботів порожнисті чашкові двигуни в цих спритних руках також привернули значну увагу.
Необхідний Двигуни з порожнистими чашками для роботів-гуманоїдів
Кінцевий ефектор робота відноситься до будь-якого інструменту, прикріпленого до краю (суглобу) робота, який виконує певні функції, необхідні для виконання роботом завдань. Кінцевий ефектор визначає навантаження та робочу точність робота. Традиційні промислові роботизовані кінцеві виконавці, виходячи з вимог застосування, зазвичай можуть виконувати лише завдання одного типу, такі як захоплення, підйом або зварювання. Їхня універсальність обмежена, придатна лише для певних або дуже небагатьох схожих сценаріїв, далеких від гнучкості людських рук.
Будучи кінцевим ефектором для гуманоїдних роботів, спритна рука відображає функції рук людини, що дозволяє легше використовувати різні інструменти та інструменти, які можна знайти в повсякденному житті. Без спритної руки робота-гуманоїда навряд чи можна вважати по-справжньому розумним. У презентаційному відео Optimus 2.0 Tesla оснастила його спритнішою рукою з одинадцятьма ступенями свободи.
Ступені свободи робота відображають його гнучкість рухів, його здатність виконувати різні завдання та його максимальну продуктивність. Загалом кажучи, чим більше ступенів свободи, тим ближче робот наближається до функцій рук людини, підвищуючи універсальність, а також ускладнюючи керування. Промислові роботи, як правило, не перевищують шести ступенів свободи, більшість із яких має лише три-чотири.
Кінцевий ефектор Optimus 2.0 має одинадцять ступенів свободи. Більше ступенів свободи означає більш складну структуру та вищі вимоги до моторики. Оскільки простір для рук обмежений, використовувані двигуни повинні бути компактними. Швидка реакція, точний старт-стоп, високий крутний момент і невеликі розміри є важливими для двигунів, які керують спритною рукою.
Будучи представником невеликих, високоточних двигунів, порожнистий чашковий двигун відіграє незамінну роль у спритній руці. Двигун із порожнистими чашками — це особливий тип серводвигуна постійного струму з постійним магнітом із структурою без сердечника, доступний як у безщітковому, так і в щітковому варіантах. Структура без сердечника усуває втрати енергії, спричинені серцевиною, зменшуючи вагу та втрати механічної енергії, таким чином досягаючи надзвичайно високої ефективності.
Крім того, зі зниженою інерцією маси двигун з порожнистою чашкою може досягати динамічного руху за надзвичайно коротку механічну постійну часу в поєднанні з високим крутним моментом. Ці характеристики ідеально відповідають потребам гуманоїдних роботів.
### Прискорена розробка порожнистих чашкових двигунів, які приводяться в рух гуманоїдними роботами
Згідно з оцінками NTCysd, обсяг світового ринку двигунів із порожнистими чашками становив 700 мільйонів доларів у 2022 році та, як очікується, досягне 1,2 мільярда доларів до 2028 року. Цей прогноз не враховує потенційного різкого зростання попиту на роботів-гуманоїдів. У Optimus 2.0 Tesla використовує шість двигунів із порожнистими чашками для досягнення одинадцяти ступенів свободи з ціною одиниці 150-300 доларів за двигун. Виходячи з цього обсягу, майбутній розвиток гуманоїдних роботів значно розширить розмір ринку порожнистих чашкових двигунів тільки в секторі гуманоїдних роботів.
На даний момент такі компанії, як Maxon, Faulhaber і Portescap, лідирують у цій сфері, починаючи з раннього періоду на ринку двигунів з порожнистими чашками. Кілька виробників двигунів у Китаї також можуть надати або планують виробляти високопродуктивні двигуни з порожнистими чашками, щоб задовольнити величезний майбутній попит на цьому ринку блакитного океану.
З поступовим застосуванням гуманоїдних роботів, таких як Optimus, на кінцевому ринку попит на двигуни з порожнистими чашками, безсумнівно, значно зросте.
### Швидкий розвиток високопродуктивних мікродвигунів, відображених у двигунах з порожнистими чашками
Двигуни з порожнистими чашками — це тип двигуна постійного струму, двигуна з постійним магнітом і серводвигуна, і їх також можна класифікувати як мікродвигуни. Мікродвигуни, як правило, відносяться до електромеханічних виробів з потужністю від сотень міліват до сотень ват, з діаметром рами, що не перевищує 160 мм, або висотою центру, що не перевищує 90 мм.
Раніше, на семінарі Advanced Motor Control Technology Seminar, були доповіді про мікродвигуни, підкреслюючи, що вся галузь мікродвигунів, керована ринковим попитом, переживає швидке зростання, особливо високопродуктивні мікродвигуни з невеликим розміром і високим крутним моментом. Двигун з порожнистими чашками є лише одним із прикладів цієї тенденції.
Згідно з аналітичним звітом Grand View Research, у 2022 році обсяг світового ринку мікромоторів становив 40,07 мільярда доларів США. Попит на мініатюризацію для створення компактного високопродуктивного обладнання сприяє швидкому розвитку галузі мікромоторів з очікуваним річним темпом зростання на 6,2% протягом наступних п’яти років.
Окрім гуманоїдних роботів, автомобільний сектор збільшує попит на високопродуктивні мікромотори. Автомобільний сектор був найбільшим ринком мікромоторів у 2022 році. Різні автомобільні системи, включаючи дверні замки, дзеркала заднього виду, вікна, електричні сидіння, вентилятори охолодження, водяні насоси, склоочисники, люки, зчеплення, конденсатори та рульові колеса, потребують менших і легших двигунів.
Високопродуктивні автомобільні мікродвигуни забезпечують точний і надійний привод при малих розмірах, досягаючи більш ефективного контролю руху, забезпечуючи продуктивність автомобіля, безпеку та комфорт, зберігаючи високу енергоефективність. Крім того, використання високопродуктивних мікродвигунів у системах безпеки, таких як антиблокувальні системи гальм, також зростає.
Високопродуктивний мікродвигуни , прикладом яких є двигуни з порожнистими чашками, дозволяють досягти чудової продуктивності двигуна в меншій рамі. У майбутньому не тільки двигуни з порожнистими чашками, але й високопродуктивні мікродвигуни з невеликим розміром, швидкою реакцією, точним пуском-зупинкою та високим крутним моментом знайдуть більше застосувань у різних галузях промисловості, представляючи важливий напрям розвитку двигунів.
