Motorul este o componentă cheie a sistemului de acționare a robotului și este responsabil pentru mișcarea și controlul robotului. Pe baza principiilor electromagnetice, motoarele transformă energia electrică în energie mecanică, ceea ce la rândul său alimentează mișcarea fizică a robotului. În zilele noastre, roboții pot efectua operații variind de la o învârtire simplă a roților până la intervenții medicale foarte complexe, un proces care este de obicei controlat de controlerele de robot, care trimit semnale de control către motoare în scopul efectuării acestor acțiuni. Drept urmare, motoarele selectate într -un robot și soluțiile lor de acționare determină în mare măsură precizia, viteza, cuplul și alte atribute importante ale performanței robotului.
Tipuri de motoare utilizate la roboți
Există diferite tipuri de motoare utilizate la roboți, inclusiv motoare cu curent continuu, servo cu motoare și motoare pas cu pas, etc. Fiecare dintre aceste motoare are caracteristici unice pentru o varietate de aplicații.
1. DC Motors
Motoarele cu curent continuu (DC) sunt foarte mult tipul de motoare utilizate în robotică, sunt simple de utilizat și de control și au o gamă bună de viteze. Motoarele DC sunt clasificate în continuare în tipuri periate și fără perii.
Motoare DC periate: aceste motoare constau dintr -o armătură rotativă, un stator fix și un comutator. Periile sunt în contact fizic cu comutatorul și, prin urmare, acest tip de motor este relativ ușor de controlat. Cu toate acestea, periile trebuie să fie înlocuite din când în când, deoarece se uzează în timp, ceea ce duce la costuri de întreținere mai mari.
Motoarele DC fără perie: Motoarele DC fără perii (BLDC) sunt un exemplu de tip de motor care folosește comutație electronică. Ei folosesc un controler pentru a schimba direcția curentului în loc să folosească perii. Deoarece motoarele BLDC îndepărtează periile și singurele părți care se uzează sunt rulmenții, acestea au performanțe mai bune, zgomot electric mai mic și fiabilitate mai mare. În comparație, motoarele DC fără perii sunt mai eficiente, mai fiabile și au o durată de viață mai lungă decât motoarele periate, dar motoarele DC fără perii necesită un sistem de control hardware/software pentru o reglare adecvată a vitezei și a cuplului și pot fi mai mari în costuri decât motoarele periase .
2, Servo Motor
Motonele servo constari dintr -un motor DC, cutia de viteze, potențiometru și circuite de control și sunt cunoscute pentru exactitatea acestora. Poziția unui servo cu motor poate fi controlată foarte precis folosind semnale de modulare a lățimii pulsului (PWM), ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru aplicațiile care necesită un control precis al mișcării.
3, motor de pas
Motoarele pas cu pas funcționează diferit de motoarele DC și motoarele servo, prin faptul că oferă un control excelent al poziției și vitezei, cu o precizie ridicată a mișcării. Stepper Motors utilizează o schemă de control digitală care oferă un cuplu ridicat la viteze mici, ceea ce le face ideale pentru aplicații care necesită ca încărcarea să fie menținută într -o poziție specifică pentru o perioadă lungă de timp.
Sunt sigur că ai observat că rareori vezi motoarele AC folosite în robotică. Există mai multe motive principale pentru acest fenomen:
Primul,Controlul este complicat. Motoarele DC sunt relativ simple de controlat; Acestea oferă un curent constant și stabil, ceea ce face ușor gestionarea vitezei, cuplului și direcției. Motoarele servo și motoarele pas cu pas sunt, de asemenea, în esență dispozitive DC care asigură un control superior al poziției, vitezei și accelerației. Motoarele AC, pe de altă parte, trebuie să se bazeze pe frecvența sursei de alimentare cu curent alternativ pentru a controla parametrii motorului, ceea ce le face complexe de gestionat în ceea ce privește viteza și cuplul.
Doilea,Sursa de alimentare este ineficientă. Majoritatea sistemelor robotice folosesc bateriile ca sursă principală de energie, oferind energie DC. Componentele suplimentare sunt necesare pentru a converti DC în AC, ceea ce crește complexitatea sistemului de control al motorului pe de o parte și reduce eficiența puterii pe de altă parte.
Treilea,Nu există niciun avantaj în dimensiune și greutate. Motoarele DC, în special motoarele DC fără perii, pot oferi un raport ridicat de cuplu-greutate, ceea ce le face mai potrivite pentru aplicațiile de robot mobil. Minimizarea greutății este o considerație critică în aplicațiile de robotică mobilă. Motoarele AC, în special motoarele de inducție, tind să fie mai grele pentru aceeași putere de putere.
În ciuda acestor deficiențe, motoarele AC sunt uneori utilizate în unii roboți industriali pentru sarcini specifice care necesită putere și viteză ridicată, mai degrabă decât o precizie ridicată. De exemplu, motoarele cu inducție de curent alternativ pot fi utilizate pentru a conduce centurile transportoare în liniile de producție automate din fabrică.
Viitorul motorului robotului
Electronica cu motor se îndepărtează de dulapurile de control și sunt integrate direct în îmbinările robotului, reducând dramatic greutatea robotului, complexitatea cablajului și costurile sistemului Această tendință determină producătorii de componente pentru a dezvolta soluții care să permită o integrare mai funcțională în pachetele IC mai mici. În același timp, constrângerile de spațiu necesită, de asemenea, o densitate mai mare a puterii și o eficiență a puterii pentru unitățile și controalele motorii. Gan FETS cu drivere de poartă integrate pot crește eficiența energiei la mai mult de 99% pentru soluțiile de acționare și control motor în roboții de generație viitoare.
Texas Instruments 'LMG3422R050 este un FET GAN de 600V cu driver și protecție integrată. Dispozitivul integrează un driver de siliciu și, în comparație cu abordările tradiționale de sursă comună, cu porțiune comună, această arhitectură oferă performanțe superioare de comutare, cu viteze de comutare de până la 150V/NS. În plus, acest driver integrat protejează dispozitivul GAN de supracurent, scurtcircuit, sub-tensiune și supraîncălzire.
Aplicațiile de robotică s-au extins de la producție la industrii precum mașini de consum, medicale și chiar auto-conducătoare, iar în continuare vom vedea mai multe oportunități pentru robotică și control motor în cercetătorii de aplicații noi și inovatoare de la Universitatea Stanford a inventat recent o modalitate de a îmbunătăți performanța performanței de motoare electrice folosind un nou tip de actuator care le permite să efectueze mișcări dinamice mai eficient. Cu motoare mai eficiente, roboții vor putea călători mai departe și vor îndeplini mai multe sarcini, iar un robot poate chiar să funcționeze toată ziua, mai degrabă decât doar pentru o oră sau două înainte de a fi nevoie să fie reîncărcat, deschizând și mai multe scenarii de aplicație Pentru viitorul roboticii!
Conform prognozei și analizei de către Allied Market Research, mărimea pieței globale a roboticii a fost estimată la 62,75 miliarde USD în 2019 și este de așteptat să ajungă la 189,36 miliarde USD până în 2027, crescând la un CAGR de 13,5% din 2020-2027
În industria medicală, pentru ca roboții chirurgicali să funcționeze corect, ei trebuie să utilizeze soluții avansate de acționare și control motor care permit mișcări de precizie pentru a efectua operațiuni chirurgicale complexe și precise, pe lângă BLDC, servo -motoare și motoare pas cu pas vor fi din ce în ce mai mult Utilizați în roboții industriali de generație viitoare datorită controlului precis, a producției de cuplu ridicat și a timpului de răspuns rapid.
Odată ce zonele și piețele de aplicare separate, robotica, unitățile motorii și controalele sunt acum din ce în ce mai întrețesute în același sistem, soluțiile motorii modulare și scalabile sunt din ce în ce mai populare pe piața motoare a roboticii industriale și oferă opțiuni de personalizare flexibile pentru a satisface diferite cerințe de aplicație modulare motorii modulare motorii modulare Platformele pot fi ușor integrate în diferite sisteme robotizate și scalate după cum este necesar, oferind beneficii semnificative de costuri pentru implementarea robotului de generație următoare!
Cererea pentru piața Motors Robot este în creștere semnificativă, determinată de automatizarea industrială și adoptarea rapidă în industrii. Potrivit cercetărilor din industrie, piața globală a motoarelor robotului a fost evaluată la 12,27 miliarde USD în 2022 și este de așteptat să crească la un CAGR de 22,44% în perioada 2023 până în 2028, pentru a ajunge la 41,36 miliarde USD până în 2028 condus de căutarea continuă a industriei din industrie Pentru eficiență ridicată, productivitate și siguranță, noua generație de roboți echipate cu motor avansat
Aplicațiile vor crește pentru a extinde și mai mult zonele de aplicație ale roboților, pe lângă selectarea unui motor care optimizează performanța și eficiența robotului, soluțiile de acționare a motorului și de control flexibil, eficient și rentabil joacă, de asemenea, un rol cheie.