Motor je ključni sestavni del sistema robota in je odgovoren za gibanje in nadzor robota. Na podlagi elektromagnetnih načel motorji pretvorijo električno energijo v mehansko energijo, kar posledično poganja fizično gibanje robota. Dandanes lahko roboti izvajajo operacije, ki segajo od preprostega vrtenja koles do zelo zapletenih medicinskih operacij, postopka, ki ga običajno nadzorujejo krmilniki robotov, ki motorje pošiljajo kontrolne signale za izvajanje teh dejanj. Kot rezultat, motorji, izbrani v robotu in njihove pogonske rešitve, v veliki meri določajo natančnost, hitrost, navora in druge pomembne lastnosti uspešnosti robota.
Vrste motorjev, ki se uporabljajo v robotih
V robotih se uporabljajo različne vrste motorjev, vključno z motorji DC, servo motorji in stepper motorji itd. Vsak od teh motorjev ima edinstvene lastnosti za različne aplikacije.
1. DC motorji
Motorji z neposrednim tokom (DC) so zelo vrsta motorjev, ki se uporabljajo v robotiki, preprosti za uporabo in nadzor in imajo dobro vrsto hitrosti. DC motorji so nadalje razvrščeni v krtačene in brezkrtačne vrste.
Brušeni DC motorji: Ti motorji so sestavljeni iz vrteče se armature, fiksne stator in komutatorja. Krtače so v fizičnem stiku s komutatorjem, zato je ta vrsta motorja razmeroma enostavna za nadzor. Vendar je treba ščetke občasno zamenjati, ko se sčasoma obrabijo, kar ima za posledico večje stroške vzdrževanja.
Motorji brez krtače: Motorji brez krtače (BLDC) so primer vrste motorja, ki uporablja elektronsko komutacijo. S pomočjo krmilnika spremenijo smer toka, namesto da uporabljajo ščetke. Ker BLDC motorji odstranijo ščetke in so edini deli, ki se obrabijo, ležaji, imajo boljše zmogljivosti, nižji električni hrup in večjo zanesljivost. Za primerjavo so brezkrtačni DC motorji učinkovitejši, bolj zanesljivi in imajo daljšo življenjsko dobo kot krtači mototor .
2, servo motor
Servo motorje so sestavljeni iz DC motor, menjalnika, potenciometra in krmilnega vezja in so znani po svoji natančnosti. Položaj servo motorja je mogoče zelo natančno nadzorovati s signali modulacije impulzne širine (PWM), zaradi česar je še posebej primeren za aplikacije, ki zahtevajo natančen nadzor gibanja.
3, koračni motor
Stepper Motors delujejo drugače kot DC Motors in Servo Motors, saj zagotavljajo odličen nadzor nad položajem in hitrostjo z visoko natančnostjo gibanja. Stepper Motors uporabljajo digitalno krmilno shemo, ki zagotavlja visok navor pri nizkih hitrostih, zaradi česar so idealni za aplikacije, ki zahtevajo, da se obremenitev zadržuje v določenem položaju daljše časovno obdobje.
Prepričan sem, da ste opazili, da le redko vidite motorje AC, ki se uporabljajo v robotiki. Za ta pojav obstaja več glavnih razlogov:
NajprejNadzor je zapleten. DC motorji so relativno preprosti za nadzor; Zagotavljajo stalen in stabilen tok, kar omogoča enostavno upravljanje hitrosti, navora in smer. Servo motorji in stepper motorji so tudi v bistvu DC naprave, ki zagotavljajo vrhunski nadzor nad položajem, hitrostjo in pospeševanjem. Po drugi strani se morajo izmenični motorji za zatiranje parametrov motorja zanašati na frekvenco napajanja izmeničnega toka, zaradi česar so zapleteni za upravljanje glede na hitrost in navora.
Drugi,napajanje je neučinkovito. Večina robotskih sistemov uporablja baterije kot primarni vir energije, kar zagotavlja DC napajanje. Za pretvorbo DC v AC so potrebne dodatne komponente, kar povečuje kompleksnost motoričnega krmilnega sistema na eni strani in zmanjšuje učinkovitost moči na drugi.
TretjiV velikosti in teži ni nobene prednosti. DC motorji, zlasti brezkrtačni DC motorji, lahko zagotavljajo visoko razmerje med navorom in težo, zaradi česar so primernejši za mobilne robotske aplikacije. Zmanjšanje teže je ključnega pomena v aplikacijah za mobilno robotiko. AC mototorji, zlasti indukcijski motorji, so ponavadi težji za isto izhodno moč.
Kljub tem pomanjkljivostim se v nekaterih industrijskih robotih včasih uporabljajo AC Motors za posebne naloge, ki zahtevajo veliko moč in hitrost, ne pa z veliko natančnostjo. Na primer, izmenični indukcijski motorji se lahko uporabljajo za pogon transportnih trakov v avtomatiziranih tovarniških proizvodnih linijah.
Prihodnost robotskih pogonov
Motorna elektronika se oddaljuje od krmilnih omar in se integrira neposredno v robotske sklepe, kar dramatično zmanjšuje težo robota, zapletenost ožičenja in stroški sistema Ta trend spodbuja proizvajalce komponent, da razvijejo rešitve, ki omogočajo večjo funkcionalno integracijo v manjše IC pakete. Obenem so omejitve prostora tudi za večjo gostoto moči in učinkovitost energije za motorične pogone in krmilje. GAN FET z integriranimi gonilniki vrat lahko povečajo učinkovitost energije na več kot 99% za motorni pogon in krmilne rešitve v robotih naslednje generacije.
Texas Instruments 'LMG3422R050 je 600V GAN FET z integriranim gonilnikom in zaščito. Naprava integrira gonilnik silicija in v primerjavi s tradicionalnimi pristopi skupnih virov ta arhitektura zagotavlja vrhunske zmogljivosti preklopa s hitrostmi preklopa do 150V/ns. Poleg tega ta integrirani gonilnik ščiti napravo GAN pred prekomernim tovorom, kratkim stikom, podverjem in pregrevanjem.
Aplikacije za robotiko so se razširile od proizvodnje na panoge, kot so potrošniki, medicinski in celo samovozeči avtomobili, nato pa bomo videli več priložnosti za robotiko in nadzor nad motorjem v novih in inovativnih raziskovalcih aplikacij na univerzi Stanford električnih motorjev z uporabo nove vrste aktuatorja, ki jim omogoča učinkovitejše izvajanje dinamičnih gibov. Z učinkovitejšimi motorji bodo roboti lahko potovali dlje in opravili več nalog, robot Za prihodnost robotike!
Glede na napoved in analize Allied Market Research je bila velikost globalnega trga robotike v letu 2019 ocenjena na 62,75 milijarde USD in naj bi do leta 2027 dosegla 189,36 milijarde USD, kar je od leta 2020 do 2027 raslo na 13,5% CAGR
V zdravstveni industriji morajo za pravilno delovanje kirurških robotov uporabiti napredne rešitve za motorni pogon in nadzor, ki omogočajo natančne premike, da se poleg BLDC, servo motorjev in stepper motorjev izvajajo tudi zapletene in natančne kirurške operacije Uporablja se v industrijskih robotih naslednje generacije zaradi natančnega nadzora, visokega izhoda navora in hitrega odzivnega časa.
Ko se ločijo območja in trge, robotika, motorni pogoni in kontrole zdaj vse bolj prepleteni v istem sistemu modularne in razširljive motorične rešitve postajajo vse bolj priljubljene na trgu industrijske robotike in ponujajo fleksibilne možnosti prilagajanja, da izpolnjujejo različne zahteve za uporabo modularnih motoričnih motoričnih potreb Platforme je mogoče enostavno vključiti v različne robotske sisteme in po potrebi zmanjšati, kar zagotavlja znatne stroškovne koristi za uvajanje robota naslednje generacije!
Povpraševanje po trgu robotskih motorjev bistveno raste, ki jo poganja industrijska avtomatizacija in hitro sprejemanje v panogah. Glede na industrijske raziskave je bil globalni trg Robot Motors leta 2022 ocenjen na 12,27 milijarde USD in naj bi se v obdobju od leta 2023 do 2028 povečal v višini 22,44% CAGR, da bi do leta 2028 dosegel 41,36 milijarde USD Za visoko učinkovitost, produktivnost in varnost je nova generacija robotov, opremljenih z naprednim motorjem
Ključno vlogo bodo povečale aplikacije za nadaljnjo širitev območja uporabe robotov, poleg izbire motorja, ki optimizira zmogljivost robota in učinkovitost, prilagodljive, učinkovite in stroškovno učinkovite rešitve motornega pogona in nadzora.