Motor adalah komponen utama sistem penggerak robot dan bertanggungjawab untuk pergerakan dan kawalan robot. Berdasarkan prinsip elektromagnet, motor menukar tenaga elektrik ke dalam tenaga mekanikal, yang seterusnya menguasai pergerakan fizikal robot. Pada masa kini, robot boleh melakukan operasi dari roda mudah berputar ke pembedahan perubatan yang sangat kompleks, proses yang biasanya dikawal oleh pengawal robot, yang menghantar isyarat kawalan kepada motor untuk tujuan melakukan tindakan ini. Akibatnya, motor yang dipilih dalam robot dan penyelesaian pemacu mereka sebahagian besarnya menentukan ketepatan, kelajuan, tork, dan ciri -ciri prestasi penting lain robot.
Jenis motor yang digunakan dalam robot
Terdapat pelbagai jenis motor yang digunakan dalam robot, termasuk motor DC, motor servo, dan motor stepper, dan lain -lain. Setiap motor ini mempunyai ciri -ciri unik untuk pelbagai aplikasi.
1. DC Motors
Motor semasa (DC) langsung adalah jenis motor yang digunakan dalam robotik, mereka mudah digunakan dan mengawal dan mempunyai pelbagai kelajuan yang baik. Motor DC dikategorikan ke dalam jenis yang disikat dan berus.
Motor DC yang disikat: Motor ini terdiri daripada lengan berputar, stator tetap dan komutator. Berus dalam hubungan fizikal dengan komutator dan oleh itu jenis motor ini agak mudah dikawal. Walau bagaimanapun, berus perlu diganti dari semasa ke semasa ketika mereka memakai dari masa ke masa, mengakibatkan kos penyelenggaraan yang lebih tinggi.
Motor DC Brushless: Motor DC (BLDC) Brushless adalah contoh jenis motor yang menggunakan komutasi elektronik. Mereka menggunakan pengawal untuk menukar arah arus dan bukannya menggunakan berus. Kerana motor BLDC mengeluarkan berus dan satu -satunya bahagian yang haus adalah galas, mereka mempunyai prestasi yang lebih baik, bunyi elektrik yang lebih rendah, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Sebagai perbandingan, motor DC tanpa berus lebih cekap, lebih dipercayai, dan mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih panjang daripada motor yang disikat, tetapi motor DC tanpa berus memerlukan sistem kawalan perkakasan/perisian untuk peraturan kelajuan dan tork yang betul, dan mungkin lebih tinggi daripada kos yang disikat .
2, Servo Motor
Motor servo terdiri daripada motor DC, kotak gear, potentiometer, dan litar kawalan dan dikenali dengan ketepatannya. Kedudukan motor servo boleh dikawal dengan tepat menggunakan isyarat Modulasi Lebar Pulse (PWM), menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan gerakan yang tepat.
3, Motor Langkah
Stepper Motors bekerja secara berbeza daripada motor DC dan motor servo kerana mereka memberikan kawalan yang sangat baik dan kelajuan dengan ketepatan pergerakan yang tinggi. Stepper Motors menggunakan skim kawalan digital yang menyediakan tork yang tinggi pada kelajuan rendah, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan beban yang akan diadakan dalam kedudukan tertentu untuk tempoh masa yang panjang.
Saya pasti anda perasan bahawa anda jarang melihat motor AC yang digunakan dalam robotik. Terdapat beberapa sebab utama untuk fenomena ini:
Pertama,Kawalannya rumit. Motor DC agak mudah dikawal; Mereka menyediakan arus yang berterusan dan stabil, menjadikannya mudah untuk menguruskan kelajuan, tork dan arah. Motor Servo dan motor stepper juga pada dasarnya peranti DC yang menyediakan kawalan kedudukan, kelajuan dan percepatan yang unggul. Motor AC, sebaliknya, perlu bergantung pada kekerapan bekalan kuasa AC untuk mengawal parameter motor, yang menjadikannya kompleks untuk dikendalikan dari segi kelajuan dan tork.
Kedua,bekalan kuasa tidak cekap. Kebanyakan sistem robot menggunakan bateri sebagai sumber kuasa utama, menyediakan kuasa DC. Komponen tambahan diperlukan untuk menukar DC ke AC, yang meningkatkan kerumitan sistem kawalan motor di satu pihak dan mengurangkan kecekapan kuasa di pihak yang lain.
Ketiga,Tidak ada kelebihan dalam saiz dan berat badan. DC Motors, terutamanya motor DC tanpa berus, boleh memberikan nisbah tork-to-weight yang tinggi, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi robot mudah alih. Meminimumkan berat badan adalah pertimbangan kritikal dalam aplikasi robotik mudah alih. Motor AC, terutamanya motor induksi, cenderung lebih berat untuk output kuasa yang sama.
Walaupun kekurangan ini, motor AC kadang -kadang digunakan dalam beberapa robot perindustrian untuk tugas -tugas tertentu yang memerlukan kuasa dan kelajuan yang tinggi dan bukannya ketepatan yang tinggi. Sebagai contoh, motor induksi AC boleh digunakan untuk memacu tali pinggang penghantar dalam talian pengeluaran kilang automatik.
Masa depan pemacu motor robot
Elektronik motor bergerak jauh dari kabinet kawalan dan diintegrasikan terus ke dalam sendi robot, secara dramatik mengurangkan berat robot, kerumitan pendawaian, dan kos sistem trend ini memacu pengeluar komponen untuk membangunkan penyelesaian yang membolehkan integrasi yang lebih berfungsi dalam pakej IC yang lebih kecil. Pada masa yang sama, kekangan ruang juga memerlukan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan kecekapan kuasa untuk pemacu dan kawalan motor. GAN FET dengan pemandu pintu bersepadu boleh meningkatkan kecekapan kuasa kepada lebih daripada 99% untuk pemacu motor dan penyelesaian kawalan dalam robot generasi akan datang.
Texas Instruments 'LMG3422R050 adalah 600V GAN FET dengan pemandu dan perlindungan bersepadu. Peranti ini mengintegrasikan pemacu silikon, dan berbanding dengan sumber biasa, pendekatan biasa, seni bina ini menyediakan prestasi penukaran yang unggul dengan kelajuan beralih sehingga 150V/ns. Di samping itu, pemandu bersepadu ini melindungi peranti GAN dari litar pintasan, litar pintas, undervoltage dan terlalu panas.
Aplikasi robotik telah berkembang dari pembuatan ke industri seperti pengguna, perubatan, dan juga kereta memandu sendiri, dan seterusnya kami akan melihat lebih banyak peluang untuk robotik dan kawalan motor dalam penyelidik aplikasi baru dan inovatif di Stanford University baru-baru ini mencipta cara untuk meningkatkan prestasi motor elektrik dengan menggunakan jenis penggerak baru yang membolehkan mereka melakukan gerakan dinamik dengan lebih cekap. Dengan motor yang lebih cekap, robot akan dapat melakukan perjalanan lebih jauh dan mencapai lebih banyak tugas, dan robot mungkin dapat berjalan sepanjang hari, bukan hanya selama satu atau dua jam sebelum perlu dicas semula, membuka lebih banyak senario aplikasi Untuk masa depan robotik!
Menurut ramalan dan analisis oleh Penyelidikan Pasaran Sekutu, saiz pasaran Robotik Global dianggarkan pada USD 62.75 bilion pada tahun 2019 dan dijangka mencapai USD 189.36 bilion menjelang 2027, meningkat pada CAGR sebanyak 13.5% dari 2020 hingga 2027
Dalam industri penjagaan kesihatan, agar robot pembedahan berfungsi dengan baik, mereka mesti menggunakan penyelesaian pemacu dan kawalan motor maju yang membolehkan pergerakan ketepatan untuk melaksanakan operasi pembedahan yang kompleks dan tepat sebagai tambahan kepada BLDC, motor servo dan motor stepper akan semakin semakin Digunakan dalam robot perindustrian generasi akan datang kerana kawalan yang tepat, output tork yang tinggi dan masa tindak balas yang cepat.
Sebaik sahaja kawasan dan pasaran aplikasi yang berasingan, robotik, pemacu motor dan kawalan kini semakin banyak saling berkaitan dalam penyelesaian sistem modular dan berskala yang sama menjadi semakin popular di pasaran motor robotik industri, dan mereka menawarkan pilihan penyesuaian yang fleksibel untuk memenuhi keperluan aplikasi yang berbeza Platform boleh diintegrasikan dengan mudah ke dalam sistem robot yang berbeza dan berskala seperti yang diperlukan, memberikan manfaat kos yang signifikan untuk penempatan robot generasi akan datang!
Permintaan untuk pasaran Robot Motors berkembang dengan ketara, didorong oleh automasi perindustrian dan penggunaan pesat di seluruh industri. Menurut penyelidikan industri, pasaran Global Robot Motors bernilai USD 12.27 bilion pada tahun 2022 dan dijangka berkembang pada CAGR sebanyak 22.44% dalam tempoh 2023 hingga 2028, mencapai USD 41.36 bilion menjelang 2028 didorong oleh pencarian berterusan industri Untuk kecekapan, produktiviti, dan keselamatan yang tinggi, generasi baru robot yang dilengkapi dengan Motor Lanjutan
Aplikasi akan berkembang untuk memperluaskan lagi kawasan aplikasi robot, selain memilih motor yang mengoptimumkan prestasi dan kecekapan robot, pemacu dan penyelesaian motor efektif dan kos efektif juga memainkan peranan utama.