1. Ролята на магнитните компоненти в роботите
1.1. Точно позициониране
В роботизираните системи магнитните сензори се използват широко. Например в някои промишлени роботи вградените магнитни сензори могат да откриват промени в околното магнитно поле в реално време. Това откриване може точно да определи позицията и посоката на робота в триизмерното пространство, с точност до милиметри. Според съответните статистически данни грешката при позициониране на роботите, позиционирани чрез магнитни сензори, обикновено е в рамките±5 мм, което осигурява надеждна гаранция за роботите да изпълняват високо прецизни задачи в сложни среди.
1.2. Ефективна навигация
Магнитните ленти или магнитните маркери на земята служат като пътеки за навигация и играят важна роля в сцени като автоматизирано складиране, логистика и производствени линии. Като вземем за пример интелигентни манипулиращи роботи, технологията за използване на навигация с магнитна лента е сравнително зряла, евтина и точна и надеждна при позициониране. След полагане на магнитни ленти върху работната линия, интелигентният робот може да получи грешката между самата машина и пътя за проследяване на целта чрез сигнала за данни от електромагнитното поле по пътя и да завърши навигационната работа на транспортирането на машината чрез точно и разумно изчисление и измерване. В допълнение, навигацията с магнитни нокти също е често срещан метод за навигация. Принципът на неговото приложение е да намери пътя на движение въз основа на магнитния сигнал за данни, получен от навигационния сензор от магнитния пирон. Разстоянието между магнитните пирони не може да бъде твърде голямо. Когато е между два магнитни пирона, манипулиращият робот ще бъде в състояние на изчисление на енкодера.
1.3. Силна притискаща адсорбция
Оборудването на робота с магнитни скоби може значително да подобри способността за работа на робота. Например, холандската магнитна скоба GOUDSMIT може лесно да се монтира в производствената линия и може безопасно да обработва феромагнитни продукти с максимален капацитет на повдигане от 600 kg. Магнитният захват MG10, пуснат от OnRobot, има програмируема сила и е оборудван с вградени скоби и сензори за откриване на части за производствени, автомобилни и аерокосмически области. Тези магнитни скоби могат да захванат почти всяка форма или форма на детайли от желязо и е необходима само малка контактна площ, за да се постигне силна сила на затягане.
1.4. Ефективно откриване на почистване
Почистващият робот може ефективно да почиства метални фрагменти или други малки предмети на земята чрез магнитна адсорбция. Например, робот за адсорбционно почистване е оборудван с електромагнит във ветрилообразния слот, за да си сътрудничи с превключвателя за управление на хода, така че когато ветрилообразният слот навлезе в предварително определената зона, електромагнитът се изключва, така че металните отпадъци части попадат в слота за събиране, а в долната част на слота с форма на ветрило е осигурена отклоняваща структура за събиране на отпадъчната течност. В същото време магнитните сензори могат да се използват и за откриване на метални предмети на земята, като помагат на робота да се адаптира по-добре към околната среда и да реагира по съответния начин.
1.5. Прецизно управление на двигателя
В системи като DC двигатели и стъпкови двигатели взаимодействието между магнитното поле и двигателя е от решаващо значение. Като вземем за пример магнитни материали NdFeB, той има продукт с висока магнитна енергия и може да осигури силна сила на магнитното поле, така че моторът на робота да има характеристиките на висока ефективност, висока скорост и висок въртящ момент. Например, един от материалите, използвани от Zhongke Sanhuan в областта на роботите, е NdFeB. В двигателя на робота NdFeB магнитите могат да се използват като постоянни магнити на двигателя, за да осигурят силна сила на магнитното поле, така че двигателят да има характеристиките на висока ефективност, висока скорост и висок въртящ момент. В същото време, в сензора на робота, NdFeB магнитите могат да се използват като основен компонент на магнитния сензор за откриване и измерване на информацията за магнитното поле около робота.
2. Приложение на роботи с постоянен магнит
2.1. Приложение на хуманоидни роботи
Тези нововъзникващи области на хуманоидни роботи изискват магнитни компоненти за реализиране на функции като преобразуване на напрежение и EMC филтриране. Maxim Technology каза, че хуманоидните роботи се нуждаят от магнитни компоненти, за да изпълняват тези важни задачи. В допълнение, магнитните компоненти се използват и в хуманоидните роботи за задвижване на двигатели и осигуряване на енергия за движението на роботите. По отношение на сензорните системи, магнитните компоненти могат точно да усетят околната среда и да осигурят основа за вземане на решения от робота. По отношение на контрола на движението, магнитните компоненти могат да осигурят прецизни и стабилни движения на робота, да осигурят достатъчен въртящ момент и мощност и да позволят на хуманоидните роботи да изпълняват различни сложни задачи за движение. Например, когато носите тежки предмети, силният въртящ момент може да гарантира, че роботът може стабилно да хваща и движи предмети.
2.2. Приложение на съвместни двигатели
Компонентите с постоянен магнит на магнитния ротор за съвместния двигател на робота включват въртящ се механизъм и задържащ механизъм. Въртящият се пръстен във въртящия се механизъм е свързан към монтажната тръба чрез опорна плоча, а външната повърхност е снабдена с първи монтажен жлеб за монтиране на първия магнитен компонент, като също така е осигурен компонент за разсейване на топлината за подобряване на ефективността на разсейване на топлината . Задържащият пръстен в задържащия механизъм е снабден с втори монтажен жлеб за монтиране на втория магнитен компонент. Когато се използва, задържащият механизъм може да бъде удобно поставен вътре в съществуващия корпус на съвместния двигател чрез задържащия пръстен, а въртящият механизъм може да бъде настроен върху съществуващия ротор на съвместния двигател през монтажната тръба, а монтажната тръба е фиксирана и ограничена от задържащ отвор. Жлебът за разсейване на топлината увеличава контактната площ със стената на вътрешната повърхност на съществуващия корпус на двигателя, така че задържащият пръстен може ефективно да пренася абсорбираната топлина към корпуса на двигателя, като по този начин подобрява ефективността на разсейване на топлината. Когато монтажната тръба се върти с ротора, тя може да задвижи въртящия се пръстен да се върти през опорната плоча. Въртящият се пръстен ускорява разсейването на топлината през първия радиатор и втория радиатор, фиксиран от едната страна на топлопроводимата лента. В същото време въздушният поток, генериран от въртенето на ротора на двигателя, може да ускори отделянето на топлина вътре в двигателя през порта за разсейване на топлината, поддържайки нормалната работна среда на първия магнитен блок и втория магнитен блок. Освен това, първият свързващ блок и вторият свързващ блок са удобни за инсталиране и подмяна на съответната първа L-образна седалка или втората L-образна седалка, така че първият магнитен блок и вторият магнитен блок могат да бъдат удобно инсталирани и заменени според действителната ситуация на употреба.
2.3. Приложение за микро робот
Чрез магнетизирането на микро робота той може гъвкаво да се върти и движи в сложна среда. Например, изследователи от Пекинския технологичен институт комбинираха NdFeB частици с меки силиконови PDMS материали, за да направят микро мек робот и покриха повърхността с биосъвместим слой хидрогел, преодолявайки адхезията между микрообекта и мекия връх на робота, намалявайки триенето между микро робота и субстрата и намаляване на увреждането на биологичните цели. Магнитната задвижваща система се състои от двойка вертикални електромагнити. Микро роботът се върти и вибрира според магнитното поле. Тъй като роботът е мек, той може гъвкаво да огъва тялото си и може гъвкаво да се обръща в сложна раздвоена среда. Не само това, микро роботът може да манипулира и микро обекти. В играта „преместване на мъниста“, проектирана от изследователите, микро роботът може да се управлява от магнитното поле, чрез слоеве от лабиринти, за да „премести“ целевите мъниста в целевия жлеб. Тази задача може да бъде изпълнена само за няколко минути. В бъдеще изследователите планират допълнително да намалят размера на микроробота и да подобрят неговата точност на управление, което доказва, че микророботът има голям потенциал за вътресъдова операция.
3. Изисквания на робота за магнитни компоненти
Стойността на единичен магнитен компонент на хуманоиден робот е 3,52 пъти по-голяма от тази на NdFeB магнит. Изисква се магнитният компонент да има характеристиките на голям въртящ момент, малка магнитна деклинация, малък размер на двигателя и високи изисквания за магнитна производителност на единицата. Може да бъде надграден от обикновен магнитен материал до продукт с магнитен компонент.
3.1. Голям въртящ момент
Въртящият момент на синхронен двигател с постоянен магнит се влияе от множество фактори, сред които силата на магнитното поле е един от ключовите фактори. Материалът с постоянен магнит и оптимизираната структура на магнитната верига в магнитния компонент могат да увеличат силата на магнитното поле, като по този начин подобрят изходния въртящ момент на двигателя. Например, размерът на магнитната стомана пряко влияе върху силата на магнитното поле на двигателя. Като цяло, колкото по-голяма е магнитната стомана, толкова по-голяма е силата на магнитното поле. По-голямата сила на магнитното поле може да осигури по-силна магнитна сила, като по този начин увеличи изходния въртящ момент на двигателя. При хуманоидните роботи е необходим по-голям въртящ момент, за да се увеличи носещият капацитет за изпълнение на различни сложни задачи, като пренасяне на тежки предмети.
3.2. Малка магнитна деклинация
Малка магнитна деклинация може да намали грешките при движение. При управлението на движението на хуманоидните роботи прецизните движения са от решаващо значение. Ако магнитната деклинация е твърде голяма, изходният въртящ момент на двигателя ще бъде нестабилен, като по този начин ще се отрази на точността на движение на робота. Следователно хуманоидните роботи изискват много малки ъгли на магнитна деклинация на магнитните компоненти, за да осигурят точни движения на робота.
3.3. Малък размер на двигателя
Дизайнът на хуманоидните роботи обикновено трябва да вземе предвид ограниченията на пространството, така че размерът на двигателя на магнитния компонент трябва да бъде малък. Чрез разумен дизайн на намотките, оптимизиране на структурата на магнитната верига и избор на диаметър на вала, плътността на въртящия момент на двигателя може да бъде подобрена, като по този начин се постига по-голям изходен въртящ момент, като същевременно се намали размерът на двигателя. Това може да направи структурата на робота по-компактна и да подобри гъвкавостта и адаптивността на робота.
3.4. Високи изисквания за магнитна производителност на единица
Магнитните материали, използвани в хуманоидните роботи, трябва да имат висока единична магнитна производителност. Това е така, защото хуманоидните роботи трябва да постигнат ефективно преобразуване на енергия и контрол на движението в ограничено пространство. Магнитните компоненти с висока единица магнитна производителност могат да осигурят по-силна сила на магнитното поле, което прави двигателя да има по-висока ефективност и производителност. В същото време високата магнитна производителност на единица може също да намали размера и теглото на магнитния компонент, отговаряйки на изискванията на хуманоидните роботи за леко тегло.
4. Бъдещо развитие
Магнитните компоненти са показали отлична стойност в много области поради уникалното си представяне и перспективите им за развитие са ярки. В промишленото поле това е ключова помощ за прецизно позициониране на робота, ефективна навигация, силно затягане и адсорбция, ефективно почистване и откриване и прецизен контрол на двигателя. Той е незаменим в различни видове роботи като хуманоидни роботи, ставни двигатели и микро роботи. С непрекъснатото разширяване на търсенето на пазара, изискванията за високопроизводителни магнитни компоненти също се повишават. Предприятията трябва непрекъснато да подобряват качеството на продуктите и техническото ниво в процеса на разработка, за да създават продукти с магнитни компоненти с по-висока производителност и по-надеждно качество. Пазарното търсене и технологичните реформи допълнително ще насърчат индустрията на магнитните компоненти към по-широко бъдеще.
Време на публикуване: 19 ноември 2024 г
