El control de movimiento de las articulaciones robotes humanoides requiere un alto torque, soluciones motoras de alta precisión y alta eficiencia. La elección convencional en el mercado es el motor de torque sin marco, que tiene una tecnología relativamente madura y puede cumplir con los altos requisitos de torque de las juntas de robots.
Sin embargo, como solución emergente, el motor de flujo axial ha atraído gradualmente la atención de la industria debido a su alta densidad de torque.
En la cadena de la industria de los robots humanoides, el OEM tiene el "derecho de definición" de las articulaciones, que se manifiesta específicamente en dominar tres puntos: Diseño de Libertad de Libertad del Robot Humanoide: Determine el número de articulaciones y el diseño de la solución de la articulación del robot humanoides del rango de movimiento: seleccione el modo apropiado del modo de accionamiento y el diseño de la posición del diseño del tipo de motor: optimice la optimización del rendimiento del movimiento del robot y la complejidad estructural.
Según el efecto de escala y la división especializada del trabajo, la posibilidad de que los OEM realicen una integración vertical completa es baja, y el "diseño independiente y subcontratada" será un modelo de cooperación más probable. Motor de torque sin marco: una solución principal madura 02 Motor de torque sin marco es un motor de tracción directa sin la carcasa, los rodamientos y el codificador, que está especialmente diseñado para la integración en articulaciones de robot u otras estructuras mecánicas. Salida de par alto: al optimizar el diseño del circuito magnético, se mejora la capacidad de par, que es adecuada para juntas que requieren un alto par. Estructura compacta y personalización: fácil de integrar en juntas de robot de diferentes tamaños y formas. Velocidad de respuesta rápida y sin efecto de engranaje: mejorar la suavidad y la precisión del movimiento del robot.
Sin embargo, debido a la demanda limitada del mercado en el pasado, la cadena industrial de motores de torque sin marco no se ha desarrollado completamente, lo que resulta en altos costos y una promoción limitada del mercado. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la industria del robot humanoide, la escala de producción de los motores de torque sin marco se está expandiendo y se espera que los costos de fabricación disminuyan. Motor de flujo axial: una opción emergente de alta densidad de par 03 en comparación con el motor de flujo radial tradicional, el motor de flujo axial puede proporcionar una mayor densidad de torque debido a su diseño único de circuito magnético. Densidad de torque más alta: en comparación con el motor de flujo radial, la densidad de torque del motor de flujo axial se puede aumentar en un 30%, lo cual es de gran importancia para el diseño compacto de las articulaciones de robotes humanoides. Longitud axial más corta: ayuda a reducir el volumen de las articulaciones de los robots y mejorar la flexibilidad de la estructura general. Alta eficiencia: en escenarios de aplicación de alta densidad de potencia, el rendimiento de la eficiencia energética del motor de flujo axial es mejor. Aunque los motores de flujo axial tienen muchas ventajas, todavía hay algunas limitaciones en la disipación de calor:
1. Debido a la estructura compacta del motor, la ruta de conducción de calor entre el estator y el rotor es corto, y el diseño de disipación de calor debe optimizarse.
2. Proceso de fabricación compleja: la producción de motores de flujo axial implica procesos de mecanizado y ensamblaje de precisión, y la dificultad de fabricación es relativamente alta.
3. La cadena industrial aún no está madura: la cadena de suministro actual de los motores de flujo axial es relativamente limitada, y la producción a gran escala todavía necesita tiempo.
Tendencias de mercado y perspectivas de desarrollo 04 Las soluciones conjuntas rotativas actualmente incluyen tres categorías: unidades rígidas, unidades elásticas y unidades de accionamiento cuasi-directo. Entre ellas, las juntas elásticas se usan relativamente menos debido a sus complejos algoritmos de control y altos costos de hardware. Solución de la articulación rígida: se puede utilizar un gran reductor de relación de reducción para proporcionar un mayor torque y mayor precisión, pero se agrega un sensor de fuerza, que es más costoso y tiene una resistencia de impacto deficiente. Solución de accionamiento cuasi-directo: el par se puede controlar a través del bucle actual, eliminando el gran reductor de la relación de reducción, pero el par de salida es pequeño. Se usó por primera vez en robots cuadrúpedos. En los últimos años, con el avance de la tecnología, se ha utilizado ampliamente en robots humanoides. Además, los reductores de los robots humanoides utilizan principalmente reductores armónicos y planetarios: los reductores armónicos son adecuados para las articulaciones que enfatizan el torque alto, la alta precisión y el espacio pequeño; Los reductores planetarios son más adecuados para ocasiones que requieren alta eficiencia, bajo costo e insensibilidad al espacio. Elección de la tecnología de detección 05 Las soluciones de alta precisión y de alto costo generalmente usan sensores de fuerza, mientras que las soluciones de bajo costo prefieren el control de bucle de corriente. Control de bucle actual: el par se estima por la corriente, con un error de precisión de aproximadamente ± 10%, y es incompatible con grandes reductores de relación de reducción. Solución del sensor de fuerza: mayor precisión, compatible con grandes reductores de relación de reducción, pero mayor costo. Con el desarrollo de la industria, las soluciones de control de bajo costo preferirán los bucles actuales, mientras que los robots de alta gama utilizarán sensores de fuerza para mejorar la precisión del control.
La elección de los motores para las articulaciones del robot humanoide está experimentando evolución tecnológica. Los motores de torque sin marco aún dominan con su diseño maduro y su alta estabilidad, mientras que los motores de flujo axial están ganando atención gradualmente debido a su alta densidad de torque y alta eficiencia. Con los avances tecnológicos, los motores híbridos que combinan las ventajas de ambos pueden aparecer en el futuro. Además, la tecnología de articulación rotativa, las soluciones de reductores y las soluciones de sensores también se están optimizando continuamente para llevar a la industria del robot humanoide hacia un mayor rendimiento y una mayor eficiencia.