Մագնիսական բաղադրիչներ. ռոբոտի գործառույթների ուժեղ աջակցություն

1. Մագնիսական բաղադրիչների դերը ռոբոտներում

1.1. Ճշգրիտ դիրքավորում

Ռոբոտ համակարգերում լայնորեն կիրառվում են մագնիսական սենսորները։ Օրինակ, որոշ արդյունաբերական ռոբոտներում ներկառուցված մագնիսական սենսորները կարող են իրական ժամանակում հայտնաբերել շրջակա մագնիսական դաշտի փոփոխությունները: Այս հայտնաբերումը կարող է ճշգրիտ որոշել ռոբոտի դիրքն ու ուղղությունը եռաչափ տարածության մեջ՝ միլիմետրերի ճշգրտությամբ։ Համաձայն համապատասխան տվյալների վիճակագրության՝ մագնիսական սենսորներով դիրքավորված ռոբոտների դիրքավորման սխալը սովորաբար ներսում է±5 մմ, ինչը հուսալի երաշխիք է ռոբոտների համար բարդ միջավայրում բարձր ճշգրտությամբ առաջադրանքներ կատարելու համար:

1.2. Արդյունավետ նավարկություն

Մագնիսական շերտերը կամ մագնիսական մարկերները գետնին ծառայում են որպես նավիգացիոն ուղիներ և կարևոր դեր են խաղում այնպիսի տեսարաններում, ինչպիսիք են ավտոմատացված պահեստավորումը, նյութատեխնիկական ապահովումը և արտադրական գծերը: Որպես օրինակ վերցնելով խելացի կառավարվող ռոբոտները՝ մագնիսական ժապավենով նավիգացիայի կիրառման տեխնոլոգիան համեմատաբար հասուն է, էժան և ճշգրիտ ու հուսալի դիրքավորման հարցում: Գործող գծի վրա մագնիսական ժապավեններ դնելուց հետո խելացի ռոբոտը կարող է ուղու վրա էլեկտրամագնիսական դաշտի տվյալների ազդանշանի միջոցով ստանալ մեքենայի և թիրախի հետագծման ուղու միջև եղած սխալը և կատարել մեքենայի փոխադրման նավիգացիոն աշխատանքը ճշգրիտ և ողջամիտ հաշվարկի և չափում։ Բացի այդ, մագնիսական նավարկությունը նաև նավարկության տարածված մեթոդ է: Դրա կիրառման սկզբունքն է գտնել վարման ուղին մագնիսական մեխից նավիգացիոն սենսորի կողմից ստացված մագնիսական տվյալների ազդանշանի հիման վրա: Մագնիսական եղունգների միջև հեռավորությունը չի կարող չափազանց մեծ լինել: Երկու մագնիսական մեխերի միջև ընկած վիճակում, կառավարող ռոբոտը կլինի կոդավորիչի հաշվարկման վիճակում:

1.3. Ուժեղ կռվան adsorption

Ռոբոտը մագնիսական սեղմիչներով հագեցնելը կարող է մեծապես բարելավել ռոբոտի գործառնական կարողությունները: Օրինակ, հոլանդական GOUDSMIT մագնիսական սեղմիչը կարող է հեշտությամբ տեղադրվել արտադրական գծում և կարող է ապահով կերպով մշակել ֆերոմագնիսական արտադրանքները, որոնց առավելագույն հզորությունը 600 կգ է: OnRobot-ի կողմից թողարկված MG10 մագնիսական բռնիչը ունի ծրագրավորվող ուժ և հագեցած է ներկառուցված սեղմիչներով և մասերի հայտնաբերման սենսորներով՝ արտադրության, ավտոմոբիլային և օդատիեզերական ոլորտների համար: Այս մագնիսական սեղմակները կարող են սեղմել գրեթե ցանկացած ձևի կամ ձևի երկաթյա մշակման կտորներ, և միայն փոքր կոնտակտային տարածք է պահանջվում ուժեղ սեղմող ուժի հասնելու համար:

1.4. Մաքրման արդյունավետ հայտնաբերում

Մաքրող ռոբոտը կարող է արդյունավետ կերպով մաքրել մետաղի բեկորները կամ գետնի վրա գտնվող այլ փոքր առարկաները մագնիսական կլանման միջոցով: Օրինակ՝ կլանող մաքրող ռոբոտը հովհարաձև բացվածքում հագեցած է էլեկտրամագնիսով՝ հարվածի կառավարման անջատիչի հետ համագործակցելու համար, այնպես որ, երբ օդափոխիչի ձևի անցքը մտնում է նախապես որոշված ​​տարածք, էլեկտրամագնիսն անջատվում է, որպեսզի մետաղի թափոնները մասերը ընկնում են հավաքման անցքի մեջ, և օդափոխիչի ձևավորված անցքի ներքևի մասում տրամադրվում է շեղման կառուցվածք՝ թափոնների հեղուկը հավաքելու համար: Միևնույն ժամանակ, մագնիսական սենսորները կարող են օգտագործվել նաև գետնի վրա մետաղական առարկաներ հայտնաբերելու համար՝ օգնելով ռոբոտին ավելի լավ հարմարվել շրջակա միջավայրին և համապատասխան արձագանքել:

1.5. Ճշգրիտ շարժիչի հսկողություն

Համակարգերում, ինչպիսիք են DC շարժիչները և քայլային շարժիչները, մագնիսական դաշտի և շարժիչի փոխազդեցությունը կարևոր է: Որպես օրինակ վերցնելով NdFeB մագնիսական նյութերը՝ այն ունի բարձր մագնիսական էներգիայի արտադրանք և կարող է ապահովել մագնիսական դաշտի ուժեղ ուժ, այնպես որ ռոբոտի շարժիչն ունի բարձր արդյունավետության, բարձր արագության և մեծ ոլորող մոմենտ: Օրինակ, ռոբոտների ոլորտում Zhongke Sanhuan-ի օգտագործած նյութերից մեկը NdFeB-ն է։ Ռոբոտի շարժիչում NdFeB մագնիսները կարող են օգտագործվել որպես շարժիչի մշտական ​​մագնիսներ՝ ուժեղ մագնիսական դաշտի ուժ ապահովելու համար, որպեսզի շարժիչն ունենա բարձր արդյունավետության, բարձր արագության և մեծ ոլորող մոմենտ: Միևնույն ժամանակ, ռոբոտի սենսորում NdFeB մագնիսները կարող են օգտագործվել որպես մագնիսական սենսորի հիմնական բաղադրիչ՝ ռոբոտի շուրջ մագնիսական դաշտի տեղեկատվությունը հայտնաբերելու և չափելու համար:

2. Մշտական ​​մագնիսական ռոբոտների կիրառում

2.1. Հումանոիդ ռոբոտների կիրառում

Հումանոիդ ռոբոտների այս ձևավորվող դաշտերը պահանջում են մագնիսական բաղադրիչներ՝ այնպիսի գործառույթներ իրականացնելու համար, ինչպիսիք են լարման փոխարկումը և EMC զտումը: Maxim Technology-ն ասաց, որ մարդանման ռոբոտներին անհրաժեշտ են մագնիսական բաղադրիչներ այս կարևոր առաջադրանքները կատարելու համար։ Բացի այդ, մագնիսական բաղադրիչները նույնպես օգտագործվում են մարդանման ռոբոտներում շարժիչներ վարելու և ռոբոտների շարժման համար էներգիա ապահովելու համար: Զգացող համակարգերի առումով մագնիսական բաղադրիչները կարող են ճշգրիտ զգալ շրջակա միջավայրը և հիմք ստեղծել ռոբոտի որոշումների կայացման համար: Շարժման վերահսկման առումով մագնիսական բաղադրիչները կարող են ապահովել ռոբոտի ճշգրիտ և կայուն շարժումները, ապահովել բավարար ոլորող մոմենտ և ուժ և հնարավորություն տալ մարդանման ռոբոտներին կատարել շարժման տարբեր բարդ առաջադրանքներ: Օրինակ, ծանր առարկաներ կրելիս ուժեղ ոլորող մոմենտը կարող է ապահովել, որ ռոբոտը կարողանա կայուն բռնել և շարժել առարկաները:

2.2. Համատեղ շարժիչների կիրառում

Ռոբոտի համատեղ շարժիչի համար մագնիսական ռոտորի մշտական ​​մագնիսական բաղադրիչները ներառում են պտտվող մեխանիզմ և պահող մեխանիզմ: Պտտվող մեխանիզմում պտտվող օղակը միացված է մոնտաժային խողովակին հենարանային ափսեի միջոցով, իսկ արտաքին մակերեսին տրամադրվում է առաջին մոնտաժային ակոս՝ առաջին մագնիսական բաղադրիչը տեղադրելու համար, և ջերմության ցրման բաղադրիչը տրամադրվում է նաև ջերմության արտանետման արդյունավետությունը բարելավելու համար։ . Պահպանման մեխանիզմում ամրացնող օղակը ապահովված է երկրորդ մոնտաժային ակոսով երկրորդ մագնիսական բաղադրիչը տեղադրելու համար: Երբ օգտագործվում է, ամրացնող մեխանիզմը կարող է հարմարորեն տեղադրվել գործող հոդային շարժիչի պատյանում հենման օղակի միջոցով, և պտտվող մեխանիզմը կարող է տեղադրվել գործող հոդային շարժիչի ռոտորի վրա մոնտաժող խողովակի միջոցով, իսկ մոնտաժող խողովակը ամրացվում և սահմանափակվում է պահող փոս: Ջերմության ցրման ակոսը մեծացնում է շփման տարածքը գործող հոդային շարժիչի պատի ներքին մակերեսի պատի հետ, այնպես որ պահող օղակը կարող է արդյունավետորեն փոխանցել ներծծվող ջերմությունը շարժիչի պատյան՝ դրանով իսկ բարելավելով ջերմության արտանետման արդյունավետությունը: Երբ մոնտաժող խողովակը պտտվում է ռոտորի հետ, այն կարող է մղել պտտվող օղակը, որպեսզի պտտվի աջակցության ափսեի միջով: Պտտվող օղակը արագացնում է ջերմության արտահոսքը առաջին ջերմատախտակի և երկրորդ ջերմատախտակի միջոցով, որը ամրագրված է ջերմահաղորդիչ շերտի մի կողմում: Միևնույն ժամանակ, շարժիչի ռոտորի պտույտից առաջացած օդի հոսքը կարող է արագացնել ջերմության արտանետումը շարժիչի ներսում ջերմության արտանետման պորտի միջոցով՝ պահպանելով առաջին մագնիսական բլոկի և երկրորդ մագնիսական բլոկի նորմալ աշխատանքային միջավայրը: Ավելին, առաջին միացնող բլոկը և երկրորդ միացնող բլոկը հարմար են համապատասխան առաջին L-աձև նստատեղի կամ երկրորդ L-աձև նստատեղի տեղադրման և փոխարինման համար, որպեսզի առաջին մագնիսական բլոկը և երկրորդ մագնիսական բլոկը հարմար տեղադրվեն և տեղադրվեն և փոխարինվեն: փոխարինվել է ըստ փաստացի օգտագործման իրավիճակի:

2.3. Միկրո ռոբոտի հավելված

Մագնիսացնելով միկրոռոբոտը՝ այն կարող է ճկուն շրջվել և շարժվել բարդ միջավայրում։ Օրինակ, Պեկինի տեխնոլոգիական ինստիտուտի հետազոտողները միավորել են NdFeB մասնիկները փափուկ սիլիկոնային PDMS նյութերի հետ՝ ստեղծելով միկրո փափուկ ռոբոտ, և մակերեսը ծածկել են կենսահամատեղելի հիդրոգելային շերտով՝ հաղթահարելով միկրո օբյեկտի և ռոբոտի փափուկ ծայրի միջև կպչունությունը՝ նվազեցնելով. միկրոռոբոտի և ենթաշերտի միջև շփումը և կենսաբանական թիրախների վնասների նվազեցումը: Մագնիսական շարժիչ համակարգը բաղկացած է մի զույգ ուղղահայաց էլեկտրամագնիսներից: Միկրո ռոբոտը պտտվում և թրթռում է մագնիսական դաշտի համաձայն։ Քանի որ ռոբոտը փափուկ է, այն կարող է ճկուն կերպով թեքել իր մարմինը և կարող է ճկուն կերպով պտտվել բարդ երկփեղկված միջավայրում: Ոչ միայն դա, միկրոռոբոտը կարող է նաև մանիպուլյացիայի ենթարկել միկրո օբյեկտները: Հետազոտողների կողմից մշակված «ուլունքներով շարժվող» խաղում միկրոռոբոտը կարող է կառավարվել մագնիսական դաշտի միջոցով՝ լաբիրինթոսների շերտերի միջով՝ թիրախային ուլունքները «տեղափոխելու» թիրախային ակոս։ Այս առաջադրանքը կարելի է կատարել ընդամենը մի քանի րոպեում: Հետագայում հետազոտողները նախատեսում են էլ ավելի նվազեցնել միկրոռոբոտի չափերը և բարելավել դրա կառավարման ճշգրտությունը, ինչը ապացուցում է, որ միկրոռոբոտը մեծ ներուժ ունի ներանոթային աշխատանքի համար:

3. Ռոբոտի պահանջները մագնիսական բաղադրիչներին

Մարդանման ռոբոտի մեկ մագնիսական բաղադրիչի արժեքը 3,52 անգամ գերազանցում է NdFeB մագնիսի արժեքը: Մագնիսական բաղադրիչը պետք է ունենա մեծ ոլորող մոմենտ, փոքր մագնիսական անկում, փոքր շարժիչի չափսեր և բարձր միավորի մագնիսական կատարողականի պահանջներ: Այն կարող է արդիականացվել պարզ մագնիսական նյութից մագնիսական բաղադրիչի արտադրանքի:

3.1. Մեծ ոլորող մոմենտ

Մշտական ​​մագնիսի համաժամանակյա շարժիչի մոմենտի վրա ազդում են բազմաթիվ գործոններ, որոնց թվում մագնիսական դաշտի ուժգնությունը հիմնական գործոններից մեկն է: Մշտական ​​մագնիսական նյութը և մագնիսական բաղադրիչի օպտիմիզացված մագնիսական շղթայի կառուցվածքը կարող են մեծացնել մագնիսական դաշտի ուժը՝ դրանով իսկ բարելավելով շարժիչի ոլորող մոմենտը: Օրինակ, մագնիսական պողպատի չափը ուղղակիորեն ազդում է շարժիչի մագնիսական դաշտի ուժի վրա: Ընդհանուր առմամբ, որքան մեծ է մագնիսական պողպատը, այնքան մեծ է մագնիսական դաշտի ուժը: Մագնիսական դաշտի ավելի մեծ ուժը կարող է ապահովել ավելի ուժեղ մագնիսական ուժ՝ դրանով իսկ մեծացնելով շարժիչի ոլորող մոմենտը: Հումանոիդ ռոբոտներում ավելի մեծ ոլորող մոմենտ է պահանջվում՝ բարձրացնելու կրող կարողությունը՝ տարբեր բարդ առաջադրանքներ կատարելու համար, օրինակ՝ ծանր առարկաներ կրելու համար:

3.2. Փոքր մագնիսական անկում

Փոքր մագնիսական անկումը կարող է նվազեցնել շարժման սխալները: Հումանոիդ ռոբոտների շարժման կառավարում ճշգրիտ շարժումները շատ կարևոր են: Եթե ​​մագնիսական անկումը չափազանց մեծ է, շարժիչի ելքային ոլորող մոմենտը կլինի անկայուն՝ դրանով իսկ ազդելով ռոբոտի շարժման ճշգրտության վրա: Հետևաբար, մարդանման ռոբոտները պահանջում են մագնիսական բաղադրիչների մագնիսական անկման շատ փոքր անկյուններ, որպեսզի ապահովեն ռոբոտի ճշգրիտ շարժումները:

3.3. Փոքր շարժիչի չափը

Հումանոիդ ռոբոտների դիզայնը սովորաբար պետք է հաշվի առնի տարածության սահմանափակումները, ուստի մագնիսական բաղադրիչի շարժիչի չափը պետք է լինի փոքր: Խելամիտ ոլորուն դիզայնի, մագնիսական սխեմայի կառուցվածքի օպտիմալացման և լիսեռի տրամագծի ընտրության միջոցով շարժիչի ոլորող մոմենտ ստեղծելու խտությունը կարող է բարելավվել՝ դրանով իսկ հասնելով ավելի մեծ ոլորող մոմենտ ստեղծելու՝ միաժամանակ նվազեցնելով շարժիչի չափը: Սա կարող է ռոբոտի կառուցվածքն ավելի կոմպակտ դարձնել և բարելավել ռոբոտի ճկունությունն ու հարմարվողականությունը:

3.4. Բարձր միավորի մագնիսական կատարողականի պահանջներ

Հումանոիդ ռոբոտներում օգտագործվող մագնիսական նյութերը պետք է ունենան բարձր միավորի մագնիսական արդյունավետություն: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մարդանման ռոբոտներին անհրաժեշտ է հասնել էներգիայի արդյունավետ փոխակերպման և շարժման վերահսկման սահմանափակ տարածքում: Բարձր միավորի մագնիսական կատարողականությամբ մագնիսական բաղադրիչները կարող են ապահովել ավելի ուժեղ մագնիսական դաշտի ուժ՝ դարձնելով շարժիչը ավելի բարձր արդյունավետություն և կատարողականություն: Միևնույն ժամանակ, բարձր միավորի մագնիսական կատարումը կարող է նաև նվազեցնել մագնիսական բաղադրիչի չափն ու քաշը՝ բավարարելով մարդանման ռոբոտների պահանջները թեթև քաշի համար:

4. Ապագա զարգացում

Մագնիսական բաղադրիչները գերազանց արժեք են ցուցաբերել բազմաթիվ ոլորտներում՝ շնորհիվ իրենց յուրահատուկ կատարողականության, և դրանց զարգացման հեռանկարները վառ են: Արդյունաբերական ոլորտում դա առանցքային օգնություն է ռոբոտի ճշգրիտ դիրքավորման, արդյունավետ նավարկության, ուժեղ սեղմման և կլանման, արդյունավետ մաքրման և հայտնաբերման և շարժիչի ճշգրիտ կառավարման համար: Այն անփոխարինելի է տարբեր տեսակի ռոբոտների համար, ինչպիսիք են մարդանման ռոբոտները, համատեղ շարժիչները և միկրոռոբոտները: Շուկայական պահանջարկի շարունակական ընդլայնման հետ մեկտեղ աճում են նաև բարձր արդյունավետությամբ մագնիսական բաղադրիչների պահանջները: Ձեռնարկությունները պետք է շարունակաբար բարելավեն արտադրանքի որակը և տեխնիկական մակարդակը զարգացման գործընթացում, որպեսզի ստեղծեն մագնիսական բաղադրիչ արտադրանք ավելի բարձր կատարողականությամբ և ավելի հուսալի որակով: Շուկայական պահանջարկը և տեխնոլոգիական բարեփոխումները հետագայում կնպաստեն մագնիսական բաղադրիչների արդյունաբերությանը դեպի ավելի լայն ապագա: