Двигун є ключовим компонентом системи приводу роботів і відповідає за рух та контроль робота. На основі електромагнітних принципів двигуни перетворюють електричну енергію в механічну енергію, що, в свою чергу, забезпечує фізичний рух робота. Сьогодні роботи можуть виконувати операції, починаючи від простого обертання колеса до дуже складних медичних операцій, процесу, який зазвичай контролюється контролерами роботів, які надсилають контрольні сигнали до двигунів з метою виконання цих дій. Як результат, двигуни, обрані в робота та їхні рішення для приводу, значною мірою визначають точність, швидкість, крутний момент та інші важливі атрибути продуктивності робота.
Типи двигунів, що використовуються в роботах
Існують різні типи двигунів, які використовуються в роботах, включаючи двигуни постійного струму, сервомоторів та крокові двигуни тощо. Кожен з цих двигунів має унікальні функції для різних додатків.
1. DC Motors
Двигуни постійного струму (DC) - це дуже тип двигунів, що використовуються в робототехніці, вони прості у використанні та контролі та мають хороший діапазон швидкостей. Двигуни постійного струму додатково класифікуються на матові та безчесні типи.
Матчикові двигуни постійного струму: ці двигуни складаються з обертової арматури, нерухомого статора та комутатора. Кисть у фізичному контакті з комутатором, а отже, цей тип двигуна порівняно простий у контролі. Однак пензлі потрібно час від часу замінювати, коли вони зношуються з часом, що призводить до більш високих витрат на обслуговування.
Безщірні двигуни постійного струму: двигуни безщів DC (BLDC) - це приклад типу двигуна, який використовує електронну комутацію. Вони використовують контролер, щоб змінити напрямок струму замість використання пензлів. Оскільки двигуни BLDC видаляють пензлі, і єдині частини, що зношуються, - це підшипники, вони мають кращі продуктивність, нижчий електричний шум та більша надійність. Для порівняння, безчесні двигуни постійного струму є більш ефективними, надійнішими та мають більш тривалий термін служби, ніж матові двигуни, але безчесні двигуни постійного струму потребують системи управління апаратним/програмним забезпеченням для належної швидкості та регулювання крутного моменту, і можуть бути вищими за вартістю, ніж матові двигуни .
2, сервомотор
Сервомотори складаються з двигуна постійного струму, коробки передач, потенціометра та схеми управління та відомі своєю точністю. Положення сервомоторного двигуна може бути дуже точно контрольоване за допомогою сигналів модуляції ширини імпульсу (ШІМ), що робить його особливо придатним для додатків, які потребують точного управління рухом.
3, крок двигуна
Steper Motors працює по -різному, ніж двигуни постійного струму та сервомоторів, оскільки вони забезпечують відмінний контроль положення та швидкості з високою точністю руху. Steper Motors використовує цифрову схему управління, яка забезпечує високий крутний момент на низьких швидкостях, що робить їх ідеальними для додатків, які вимагають, щоб навантаження утримувалося в певному положенні протягом тривалого періоду часу.
Я впевнений, що ви помітили, що рідко бачите мотори змінного струму, які використовуються в робототехніці. Для цього явища є кілька основних причин:
По -перше,Контроль складний. Двигуни постійного струму порівняно прості в контролі; Вони забезпечують постійний і стабільний струм, що дозволяє легко керувати швидкістю, крутним моментом та напрямком. Сервомотори та крокові двигуни - це також по суті пристрої постійного струму, які забезпечують чудовий контроль положення, швидкості та прискорення. З іншого боку, двигуни змінного струму повинні покладатися на частоту джерела живлення змінного струму для управління параметрами двигуна, що робить їх складними для управління з точки зору швидкості та крутного моменту.
По -друге,Блок живлення неефективне. Більшість робототехнічних систем використовують батареї як основне джерело живлення, забезпечуючи потужність постійного струму. Для перетворення постійного струму необхідні додаткові компоненти, що збільшує складність системи управління двигуном, з одного боку, і знижує ефективність потужності з іншого.
Третій,Немає переваги за розмірами та вагою. Мотори постійного струму, особливо безчесні двигуни постійного струму, можуть забезпечити високе співвідношення крутного моменту до ваги, що робить їх більш придатними для мобільних програм роботи. Мінімізація ваги - це критичне врахування в програмах мобільної робототехніки. Двигуни змінного струму, особливо індукційні двигуни, як правило, важчі для однієї потужності.
Незважаючи на ці недоліки, двигуни змінного струму іноді використовуються в деяких промислових роботах для конкретних завдань, які потребують високої потужності та швидкості, а не високої точності. Наприклад, індукційні двигуни змінного струму можуть використовуватися для керування конвеєрними ременями в автоматизованих виробничих лініях.
Майбутнє моторних приводів роботів
Електроніка двигуна віддаляється від шаф управління і інтегрується безпосередньо в роботи, різко зменшуючи вагу роботів, складність електропроводки, а система коштує, що ця тенденція сприяє виробникам компонентів розробити рішення, які забезпечують більш функціональну інтеграцію в менших пакетах ІС. У той же час, обмеження простору також потребують більш високої щільності потужності та ефективності потужності для приводів та елементів управління. GAN FETS з інтегрованими драйверами воріт може підвищити ефективність енергії до більш ніж 99% для розчинів двигуна та управління в роботах нового покоління.
Texas Instruments 'LMG3422R050 - це 600 В Ган Фет з інтегрованим водієм та захистом. Пристрій інтегрує кремнієвий драйвер і порівнюється з традиційними підходами до загальних джерел, ця архітектура забезпечує чудову продуктивність комутації зі швидкістю комутації до 150 В/НС. Крім того, цей інтегрований драйвер захищає пристрій GAN від перенапруження, короткого замикання, недостатності та перегріву.
Програми робототехніки розширилися від виробництва до таких галузей, як споживач, медичні та навіть самостійні автомобілі, і далі ми побачимо більше можливостей для робототехніки та моторного контролю в нових та інноваційних дослідників Стенфордського університету, нещодавно винайшли спосіб підвищення продуктивності електричних двигунів за допомогою нового типу приводу, який дозволяє їм більш ефективно виконувати динамічні рухи. За допомогою більш ефективних двигунів роботи зможуть подорожувати далі і виконати більше завдань, а робот може навіть мати можливість працювати цілий день, а не лише протягом години -двох, перш ніж потребувати зарядки, відкривши ще більше сценаріїв застосування Для майбутнього робототехніки!
Згідно з прогнозом та аналізом Allied Market Research, розмір ринку глобальної робототехніки оцінювався в 62,75 млрд. Дол.
У галузі охорони здоров’я, для того, щоб хірургічні роботи належним чином функціонували, вони повинні використовувати вдосконалені рішення для моторного приводу та управління, які дозволяють забезпечити точні рухи з метою виконання складних та точних хірургічних операцій на додаток до BLDC, сервомоторів та крокових двигунів все частіше будуть все частіше Використовується в промислових роботах наступного покоління завдяки їх точному контролю, високому випуску крутного моменту та швидким часом відгуку.
Після того, як окремі ділянки застосування та ринки, робототехніка, двигуни та елементи керування тепер все більше переплітаються в одній системі модульні та масштабовані рішення двигуна стають все більш популярними на ринку промислової робототехніки, і вони пропонують гнучкі варіанти налаштування для задоволення різних вимог до модуля Платформи можна легко інтегрувати в різні робототехнічні системи та масштабувати за потребою, забезпечуючи значні вигоди від вартості для розгортання роботів нового покоління!
Попит на ринок роботів моторів значно зростає, зумовлений промисловою автоматизацією та швидким прийняттям у галузях. За даними галузевих досліджень, світовий ринок роботів -двигунів оцінювався в 12,27 млрд. Дол. США у 2022 р. І, як очікується, він зросте на 22,44% за період з 2023 по 2028 рік, щоб досягти 41,36 млрд. Дол. Для високої ефективності, продуктивності та безпеки нового покоління роботів, оснащених вдосконаленим двигуном
Програми будуть зростати для подальшого розширення ділянок застосування роботів, крім вибору двигуна, який оптимізує ефективність та ефективність роботи, гнучкі, ефективні та економічно ефективні рішення двигуна та управління, також відіграють ключову роль.