1. Ο ρόλος των μαγνητικών στοιχείων στα ρομπότ
1.1. Ακριβής τοποθέτηση
Στα συστήματα ρομπότ, χρησιμοποιούνται ευρέως οι μαγνητικοί αισθητήρες. Για παράδειγμα, σε ορισμένα βιομηχανικά ρομπότ, οι ενσωματωμένοι μαγνητικοί αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν αλλαγές στο περιβάλλον μαγνητικό πεδίο σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η ανίχνευση μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια τη θέση και την κατεύθυνση του ρομπότ σε τρισδιάστατο χώρο, με ακρίβεια χιλιοστών. Σύμφωνα με σχετικά στατιστικά στοιχεία, το σφάλμα τοποθέτησης των ρομπότ που τοποθετούνται από μαγνητικούς αισθητήρες είναι συνήθως εντός±5 mm, που παρέχει μια αξιόπιστη εγγύηση για τα ρομπότ να εκτελούν εργασίες υψηλής ακρίβειας σε πολύπλοκα περιβάλλοντα.
1.2. Αποτελεσματική πλοήγηση
Οι μαγνητικές ταινίες ή οι μαγνητικοί δείκτες στο έδαφος χρησιμεύουν ως μονοπάτια πλοήγησης και παίζουν σημαντικό ρόλο σε σκηνές όπως η αυτοματοποιημένη αποθήκευση, η επιμελητεία και οι γραμμές παραγωγής. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα ρομπότ έξυπνου χειρισμού, η τεχνολογία χρήσης της πλοήγησης με μαγνητικές ταινίες είναι σχετικά ώριμη, χαμηλού κόστους και ακριβής και αξιόπιστη στον εντοπισμό θέσης. Αφού τοποθετήσει μαγνητικές ταινίες στη γραμμή λειτουργίας, το έξυπνο ρομπότ μπορεί να λάβει το σφάλμα μεταξύ του ίδιου του μηχανήματος και της διαδρομής παρακολούθησης στόχου μέσω του σήματος δεδομένων ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στη διαδρομή και να ολοκληρώσει το έργο πλοήγησης της μεταφοράς του μηχανήματος μέσω ακριβών και λογικών υπολογισμών και μέτρηση. Επιπλέον, η μαγνητική πλοήγηση με νύχια είναι επίσης μια κοινή μέθοδος πλοήγησης. Η αρχή εφαρμογής του είναι η εύρεση της διαδρομής οδήγησης με βάση το σήμα μαγνητικών δεδομένων που λαμβάνει ο αισθητήρας πλοήγησης από το μαγνητικό καρφί. Η απόσταση μεταξύ των μαγνητικών καρφιών δεν μπορεί να είναι πολύ μεγάλη. Όταν βρίσκεται ανάμεσα σε δύο μαγνητικά καρφιά, το ρομπότ χειρισμού θα βρίσκεται σε κατάσταση υπολογισμού κωδικοποιητή.
1.3. Ισχυρή προσρόφηση σύσφιξης
Ο εξοπλισμός του ρομπότ με μαγνητικούς σφιγκτήρες μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη λειτουργική ικανότητα του ρομπότ. Για παράδειγμα, ο ολλανδικός μαγνητικός σφιγκτήρας GOUDSMIT μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα στη γραμμή παραγωγής και μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια σιδηρομαγνητικά προϊόντα με μέγιστη ικανότητα ανύψωσης 600 kg. Η μαγνητική λαβή MG10 που λανσαρίστηκε από την OnRobot έχει προγραμματιζόμενη δύναμη και είναι εξοπλισμένη με ενσωματωμένους σφιγκτήρες και αισθητήρες ανίχνευσης ανταλλακτικών για την κατασκευή, την αυτοκινητοβιομηχανία και τα αεροδιαστημικά πεδία. Αυτοί οι μαγνητικοί σφιγκτήρες μπορούν να συσφίξουν σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα ή μορφή σιδηρούχων τεμαχίων και απαιτείται μόνο μια μικρή περιοχή επαφής για να επιτευχθεί ισχυρή δύναμη σύσφιξης.
1.4. Αποτελεσματική ανίχνευση καθαρισμού
Το ρομπότ καθαρισμού μπορεί να καθαρίσει αποτελεσματικά μεταλλικά θραύσματα ή άλλα μικρά αντικείμενα στο έδαφος με μαγνητική προσρόφηση. Για παράδειγμα, ένα ρομπότ καθαρισμού προσρόφησης είναι εξοπλισμένο με ηλεκτρομαγνήτη στην υποδοχή σχήματος ανεμιστήρα για να συνεργάζεται με τον διακόπτη ελέγχου διαδρομής, έτσι ώστε όταν η σχισμή σε σχήμα ανεμιστήρα εισέλθει στην προκαθορισμένη περιοχή, ο ηλεκτρομαγνήτης να απενεργοποιείται, έτσι ώστε τα μεταλλικά απόβλητα μέρη πέφτουν στη σχισμή συλλογής και παρέχεται μια δομή εκτροπής στο κάτω μέρος της σχισμής σε σχήμα ανεμιστήρα για τη συλλογή των υγρών αποβλήτων. Ταυτόχρονα, μαγνητικοί αισθητήρες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση μεταλλικών αντικειμένων στο έδαφος, βοηθώντας το ρομπότ να προσαρμοστεί καλύτερα στο περιβάλλον και να ανταποκριθεί ανάλογα.
1.5. Έλεγχος κινητήρα ακριβείας
Σε συστήματα όπως οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος και οι βηματικοί κινητήρες, η αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του κινητήρα είναι ζωτικής σημασίας. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα μαγνητικά υλικά NdFeB, έχει προϊόν υψηλής μαγνητικής ενέργειας και μπορεί να παρέχει ισχυρή δύναμη μαγνητικού πεδίου, έτσι ώστε ο κινητήρας ρομπότ να έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής απόδοσης, υψηλής ταχύτητας και υψηλής ροπής. Για παράδειγμα, ένα από τα υλικά που χρησιμοποιεί ο Zhongke Sanhuan στον τομέα των ρομπότ είναι το NdFeB. Στον κινητήρα του ρομπότ, οι μαγνήτες NdFeB μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μόνιμοι μαγνήτες του κινητήρα για να παρέχουν ισχυρή δύναμη μαγνητικού πεδίου, έτσι ώστε ο κινητήρας να έχει τα χαρακτηριστικά υψηλής απόδοσης, υψηλής ταχύτητας και υψηλής ροπής. Ταυτόχρονα, στον αισθητήρα του ρομπότ, οι μαγνήτες NdFeB μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως το βασικό συστατικό του μαγνητικού αισθητήρα για την ανίχνευση και τη μέτρηση των πληροφοριών του μαγνητικού πεδίου γύρω από το ρομπότ.
2. Εφαρμογή ρομπότ μόνιμου μαγνήτη
2.1. Εφαρμογή ανθρωποειδών ρομπότ
Αυτά τα αναδυόμενα πεδία των ανθρωποειδών ρομπότ απαιτούν μαγνητικά στοιχεία για να πραγματοποιήσουν λειτουργίες όπως η μετατροπή τάσης και το φιλτράρισμα EMC. Η Maxim Technology είπε ότι τα ανθρωποειδή ρομπότ χρειάζονται μαγνητικά εξαρτήματα για να ολοκληρώσουν αυτές τις σημαντικές εργασίες. Επιπλέον, τα μαγνητικά εξαρτήματα χρησιμοποιούνται επίσης σε ανθρωποειδή ρομπότ για να οδηγούν κινητήρες και να παρέχουν ισχύ για την κίνηση των ρομπότ. Όσον αφορά τα συστήματα ανίχνευσης, τα μαγνητικά στοιχεία μπορούν να ανιχνεύσουν με ακρίβεια το περιβάλλον και να παρέχουν τη βάση για τη λήψη αποφάσεων από το ρομπότ. Όσον αφορά τον έλεγχο της κίνησης, τα μαγνητικά εξαρτήματα μπορούν να εξασφαλίσουν τις ακριβείς και σταθερές κινήσεις του ρομπότ, να παρέχουν επαρκή ροπή και ισχύ και να επιτρέψουν στα ανθρωποειδή ρομπότ να ολοκληρώσουν διάφορες σύνθετες εργασίες κίνησης. Για παράδειγμα, όταν μεταφέρετε βαριά αντικείμενα, η ισχυρή ροπή μπορεί να εξασφαλίσει ότι το ρομπότ μπορεί να πιάσει και να μετακινήσει σταθερά αντικείμενα.
2.2. Εφαρμογή κινητήρων αρμών
Τα εξαρτήματα μόνιμου μαγνήτη του μαγνητικού ρότορα για τον κινητήρα σύνδεσης του ρομπότ περιλαμβάνουν έναν περιστρεφόμενο μηχανισμό και έναν μηχανισμό συγκράτησης. Ο περιστρεφόμενος δακτύλιος στον περιστρεφόμενο μηχανισμό συνδέεται με τον σωλήνα στερέωσης μέσω μιας πλάκας στήριξης και η εξωτερική επιφάνεια παρέχεται με μια πρώτη αυλάκωση στερέωσης για την τοποθέτηση του πρώτου μαγνητικού στοιχείου και παρέχεται επίσης ένα εξάρτημα απαγωγής θερμότητας για τη βελτίωση της απόδοσης απαγωγής θερμότητας . Ο δακτύλιος συγκράτησης στον μηχανισμό συγκράτησης είναι εφοδιασμένος με μια δεύτερη αυλάκωση στερέωσης για την τοποθέτηση του δεύτερου μαγνητικού στοιχείου. Όταν χρησιμοποιείται, ο μηχανισμός συγκράτησης μπορεί να ρυθμιστεί εύκολα μέσα στο υπάρχον περίβλημα του κινητήρα της άρθρωσης μέσω του δακτυλίου συγκράτησης και ο περιστρεφόμενος μηχανισμός μπορεί να ρυθμιστεί στον υπάρχοντα ρότορα κινητήρα του συνδέσμου μέσω του σωλήνα στερέωσης και ο σωλήνας στερέωσης στερεώνεται και περιορίζεται από το τρύπα συγκράτησης. Η αυλάκωση απαγωγής θερμότητας αυξάνει την περιοχή επαφής με το εσωτερικό τοίχωμα επιφάνειας του υπάρχοντος περιβλήματος του κινητήρα της άρθρωσης, έτσι ώστε ο δακτύλιος συγκράτησης να μπορεί να μεταφέρει αποτελεσματικά την απορροφούμενη θερμότητα στο περίβλημα του κινητήρα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση απαγωγής θερμότητας. Όταν ο σωλήνας στερέωσης περιστρέφεται με τον ρότορα, μπορεί να οδηγήσει τον περιστρεφόμενο δακτύλιο να περιστραφεί μέσω της πλάκας στήριξης. Ο περιστρεφόμενος δακτύλιος επιταχύνει τη διάχυση της θερμότητας μέσω της πρώτης ψύκτρας και της δεύτερης ψύκτρας στερεωμένης στη μία πλευρά της θερμοαγώγιμης ταινίας. Ταυτόχρονα, η ροή αέρα που δημιουργείται από την περιστροφή του ρότορα του κινητήρα μπορεί να επιταχύνει την εκκένωση θερμότητας μέσα στον κινητήρα μέσω της θύρας απαγωγής θερμότητας, διατηρώντας το κανονικό περιβάλλον λειτουργίας του πρώτου μαγνητικού μπλοκ και του δεύτερου μαγνητικού μπλοκ. Επιπλέον, το πρώτο μπλοκ σύνδεσης και το δεύτερο μπλοκ σύνδεσης είναι βολικά για την εγκατάσταση και την αντικατάσταση του αντίστοιχου πρώτου καθίσματος σχήματος L ή του δεύτερου καθίσματος σχήματος L, έτσι ώστε το πρώτο μαγνητικό μπλοκ και το δεύτερο μαγνητικό μπλοκ να μπορούν να τοποθετηθούν άνετα και αντικαθίσταται ανάλογα με την πραγματική κατάσταση χρήσης.
2.3. Εφαρμογή μικρορομπότ
Μαγνητίζοντας το μικρορομπότ, μπορεί να περιστρέφεται και να κινείται ευέλικτα σε ένα περίπλοκο περιβάλλον. Για παράδειγμα, ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Πεκίνου συνδύασαν σωματίδια NdFeB με υλικά μαλακής σιλικόνης PDMS για να φτιάξουν ένα μικρο-μαλακό ρομπότ και κάλυψαν την επιφάνεια με ένα βιοσυμβατό στρώμα υδρογέλης, ξεπερνώντας την πρόσφυση μεταξύ του μικροαντικειμένου και της μαλακής άκρης του ρομπότ, μειώνοντας την τριβή μεταξύ του μικρορομπότ και του υποστρώματος και τη μείωση της ζημιάς σε βιολογικούς στόχους. Το σύστημα μαγνητικής κίνησης αποτελείται από ένα ζεύγος κατακόρυφων ηλεκτρομαγνητών. Το μικρορομπότ στρέφεται και δονείται ανάλογα με το μαγνητικό πεδίο. Επειδή το ρομπότ είναι μαλακό, μπορεί να λυγίσει ευέλικτα το σώμα του και μπορεί να στρίψει ευέλικτα σε ένα περίπλοκο διχαλωτό περιβάλλον. Όχι μόνο αυτό, το μικρορομπότ μπορεί επίσης να χειριστεί μικροαντικείμενα. Στο παιχνίδι “bead move” που σχεδιάστηκε από τους ερευνητές, το μικρορομπότ μπορεί να ελεγχθεί από το μαγνητικό πεδίο, μέσω στρωμάτων λαβύρινθων για να “μετακινήσει” τα σφαιρίδια στόχου στο αυλάκι στόχο. Αυτή η εργασία μπορεί να ολοκληρωθεί σε λίγα μόνο λεπτά. Στο μέλλον, οι ερευνητές σχεδιάζουν να μειώσουν περαιτέρω το μέγεθος του μικρορομπότ και να βελτιώσουν την ακρίβεια ελέγχου του, γεγονός που αποδεικνύει ότι το μικρορομπότ έχει μεγάλες δυνατότητες για ενδοαγγειακή λειτουργία.
3. Απαιτήσεις ρομπότ για μαγνητικά εξαρτήματα
Η τιμή ενός μόνο μαγνητικού στοιχείου ενός ανθρωποειδούς ρομπότ είναι 3,52 φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός μαγνήτη NdFeB. Το μαγνητικό εξάρτημα απαιτείται να έχει τα χαρακτηριστικά μεγάλης ροπής, μικρής μαγνητικής απόκλισης, μικρού μεγέθους κινητήρα και υψηλών απαιτήσεων μαγνητικής απόδοσης μονάδας. Μπορεί να αναβαθμιστεί από απλό μαγνητικό υλικό σε προϊόν μαγνητικού συστατικού.
3.1. Μεγάλη ροπή
Η ροπή ενός σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, μεταξύ των οποίων η ένταση του μαγνητικού πεδίου είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες. Το υλικό μόνιμου μαγνήτη και η βελτιστοποιημένη δομή μαγνητικού κυκλώματος στο μαγνητικό εξάρτημα μπορούν να αυξήσουν την ένταση του μαγνητικού πεδίου, βελτιώνοντας έτσι την έξοδο ροπής του κινητήρα. Για παράδειγμα, το μέγεθος του μαγνητικού χάλυβα επηρεάζει άμεσα την ένταση του μαγνητικού πεδίου του κινητήρα. Γενικά, όσο μεγαλύτερος είναι ο μαγνητικός χάλυβας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του μαγνητικού πεδίου. Μια μεγαλύτερη ένταση μαγνητικού πεδίου μπορεί να παρέχει ισχυρότερη μαγνητική δύναμη, αυξάνοντας έτσι την έξοδο ροπής του κινητήρα. Στα ανθρωποειδή ρομπότ απαιτείται μεγαλύτερη ροπή για να αυξηθεί η φέρουσα ικανότητα για την ολοκλήρωση διαφόρων σύνθετων εργασιών, όπως η μεταφορά βαρέων αντικειμένων.
3.2. Μικρή μαγνητική απόκλιση
Μια μικρή μαγνητική απόκλιση μπορεί να μειώσει τα σφάλματα κίνησης. Στον έλεγχο κίνησης των ανθρωποειδών ρομπότ, οι ακριβείς κινήσεις είναι ζωτικής σημασίας. Εάν η μαγνητική απόκλιση είναι πολύ μεγάλη, η ροπή εξόδου του κινητήρα θα είναι ασταθής, επηρεάζοντας έτσι την ακρίβεια κίνησης του ρομπότ. Επομένως, τα ανθρωποειδή ρομπότ απαιτούν πολύ μικρές μαγνητικές γωνίες απόκλισης των μαγνητικών στοιχείων για να εξασφαλίσουν ακριβείς κινήσεις του ρομπότ.
3.3. Μικρό μέγεθος κινητήρα
Ο σχεδιασμός των ανθρωποειδών ρομπότ συνήθως χρειάζεται να λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς χώρου, επομένως το μέγεθος του κινητήρα του μαγνητικού στοιχείου απαιτείται να είναι μικρό. Μέσω της λογικής σχεδίασης περιέλιξης, της βελτιστοποίησης της δομής του μαγνητικού κυκλώματος και της επιλογής διαμέτρου άξονα, η πυκνότητα ροπής του κινητήρα μπορεί να βελτιωθεί, επιτυγχάνοντας έτσι μεγαλύτερη απόδοση ροπής ενώ μειώνεται το μέγεθος του κινητήρα. Αυτό μπορεί να κάνει τη δομή του ρομπότ πιο συμπαγή και να βελτιώσει την ευελιξία και την προσαρμοστικότητα του ρομπότ.
3.4. Υψηλές απαιτήσεις μαγνητικής απόδοσης μονάδας
Τα μαγνητικά υλικά που χρησιμοποιούνται στα ανθρωποειδή ρομπότ πρέπει να έχουν υψηλή μονάδα μαγνητικής απόδοσης. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ανθρωποειδή ρομπότ πρέπει να επιτυγχάνουν αποτελεσματική μετατροπή ενέργειας και έλεγχο κίνησης σε περιορισμένο χώρο. Τα μαγνητικά εξαρτήματα με υψηλή μαγνητική απόδοση μονάδας μπορούν να παρέχουν ισχυρότερη δύναμη μαγνητικού πεδίου, κάνοντας τον κινητήρα να έχει υψηλότερη απόδοση και απόδοση. Ταυτόχρονα, η υψηλή μαγνητική απόδοση μονάδας μπορεί επίσης να μειώσει το μέγεθος και το βάρος του μαγνητικού στοιχείου, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις των ανθρωποειδών ρομπότ για ελαφρύ βάρος.
4. Μελλοντική ανάπτυξη
Τα μαγνητικά εξαρτήματα έχουν δείξει εξαιρετική αξία σε πολλούς τομείς λόγω της μοναδικής τους απόδοσης και οι προοπτικές ανάπτυξής τους είναι λαμπρές. Στον βιομηχανικό τομέα, αποτελεί βασικό βοήθημα για ακριβή τοποθέτηση ρομπότ, αποτελεσματική πλοήγηση, ισχυρή σύσφιξη και προσρόφηση, αποτελεσματικό καθαρισμό και ανίχνευση και ακριβή έλεγχο κινητήρα. Είναι απαραίτητο σε διαφορετικούς τύπους ρομπότ όπως ανθρωποειδή ρομπότ, κινητήρες αρθρώσεων και μικρορομπότ. Με τη συνεχή επέκταση της ζήτησης της αγοράς, αυξάνονται και οι απαιτήσεις για μαγνητικά εξαρτήματα υψηλής απόδοσης. Οι επιχειρήσεις πρέπει να βελτιώνουν συνεχώς την ποιότητα των προϊόντων και το τεχνικό επίπεδο στη διαδικασία ανάπτυξης για να δημιουργήσουν προϊόντα μαγνητικών εξαρτημάτων με υψηλότερη απόδοση και πιο αξιόπιστη ποιότητα. Η ζήτηση της αγοράς και οι τεχνολογικές μεταρρυθμίσεις θα προωθήσουν περαιτέρω τη βιομηχανία μαγνητικών εξαρτημάτων προς ένα ευρύτερο μέλλον.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-19-2024
