1. Il ruolo dei componenti magnetici nei robot
1.1. Posizionamento accurato
Nei sistemi robotici, i sensori magnetici sono ampiamente utilizzati. Ad esempio, in alcuni robot industriali, i sensori magnetici integrati possono rilevare in tempo reale i cambiamenti nel campo magnetico circostante. Questo rilevamento può determinare con precisione la posizione e la direzione del robot nello spazio tridimensionale, con una precisione millimetrica. Secondo le statistiche dei dati rilevanti, l'errore di posizionamento dei robot posizionati dai sensori magnetici è solitamente entro±5 mm, che fornisce ai robot una garanzia affidabile per eseguire compiti di alta precisione in ambienti complessi.
1.2. Navigazione efficiente
Le strisce magnetiche o i marcatori magnetici a terra fungono da percorsi di navigazione e svolgono un ruolo importante in scene come magazzini automatizzati, logistica e linee di produzione. Prendendo come esempio i robot di movimentazione intelligenti, la tecnologia che utilizza la navigazione su banda magnetica è relativamente matura, a basso costo, precisa e affidabile nel posizionamento. Dopo aver posizionato le strisce magnetiche sulla linea operativa, il robot intelligente può ottenere l'errore tra la macchina stessa e il percorso di tracciamento del bersaglio attraverso il segnale dei dati del campo elettromagnetico sul percorso e completare il lavoro di navigazione del trasporto della macchina attraverso calcoli accurati e ragionevoli e misurazione. Inoltre, anche la navigazione con chiodi magnetici è un metodo di navigazione comune. Il suo principio di applicazione è trovare il percorso di guida in base al segnale dati magnetico ricevuto dal sensore di navigazione dal chiodo magnetico. La distanza tra i chiodi magnetici non può essere eccessiva. Quando è tra due chiodi magnetici, il robot di movimentazione sarà nello stato di calcolo dell'encoder.
1.3. Forte assorbimento del serraggio
Dotare il robot di morsetti magnetici può migliorare notevolmente la capacità operativa del robot. Ad esempio, la pinza magnetica olandese GOUDSMIT può essere facilmente installata nella linea di produzione e può movimentare in sicurezza prodotti ferromagnetici con una capacità di sollevamento massima di 600 kg. La pinza magnetica MG10 lanciata da OnRobot ha una forza programmabile ed è dotata di morsetti integrati e sensori di rilevamento delle parti per i settori manifatturiero, automobilistico e aerospaziale. Questi morsetti magnetici possono bloccare quasi qualsiasi forma di pezzi ferrosi e è necessaria solo una piccola area di contatto per ottenere una forza di serraggio elevata.
1.4. Rilevamento efficace della pulizia
Il robot di pulizia può pulire efficacemente frammenti di metallo o altri piccoli oggetti sul terreno mediante adsorbimento magnetico. Ad esempio, un robot di pulizia ad adsorbimento è dotato di un elettromagnete nella fessura a forma di ventaglio per cooperare con l'interruttore di controllo della corsa, in modo che quando la fessura a forma di ventaglio entra nell'area predeterminata, l'elettromagnete viene spento, in modo che i rifiuti metallici le parti cadono nella fessura di raccolta e sul fondo della fessura a forma di ventaglio è prevista una struttura di deviazione per raccogliere il liquido di scarto. Allo stesso tempo, i sensori magnetici possono essere utilizzati anche per rilevare oggetti metallici sul terreno, aiutando il robot ad adattarsi meglio all’ambiente e a rispondere di conseguenza.
1.5. Controllo motore di precisione
In sistemi come motori DC e motori passo-passo, l'interazione tra il campo magnetico e il motore è cruciale. Prendendo come esempio i materiali magnetici NdFeB, hanno un prodotto ad alta energia magnetica e possono fornire una forte forza del campo magnetico, in modo che il motore del robot abbia le caratteristiche di alta efficienza, alta velocità e coppia elevata. Ad esempio, uno dei materiali utilizzati da Zhongke Sanhuan nel campo dei robot è il NdFeB. Nel motore del robot, i magneti NdFeB possono essere utilizzati come magneti permanenti del motore per fornire una forte forza del campo magnetico, in modo che il motore abbia le caratteristiche di alta efficienza, alta velocità e coppia elevata. Allo stesso tempo, nel sensore del robot, i magneti NdFeB possono essere utilizzati come componente principale del sensore magnetico per rilevare e misurare le informazioni sul campo magnetico attorno al robot.
2. Applicazione di robot a magneti permanenti
2.1. Applicazione dei robot umanoidi
Questi campi emergenti dei robot umanoidi richiedono componenti magnetici per realizzare funzioni come la conversione della tensione e il filtraggio EMC. Maxim Technology ha affermato che i robot umanoidi necessitano di componenti magnetici per completare questi importanti compiti. Inoltre, i componenti magnetici vengono utilizzati anche nei robot umanoidi per azionare i motori e fornire energia per il movimento dei robot. In termini di sistemi di rilevamento, i componenti magnetici possono rilevare con precisione l'ambiente circostante e fornire una base per il processo decisionale del robot. In termini di controllo del movimento, i componenti magnetici possono garantire movimenti precisi e stabili del robot, fornire coppia e potenza sufficienti e consentire ai robot umanoidi di completare varie attività di movimento complesse. Ad esempio, quando si trasportano oggetti pesanti, una coppia elevata può garantire che il robot possa afferrare e spostare stabilmente gli oggetti.
2.2. Applicazione di motori congiunti
I componenti a magnete permanente del rotore magnetico per il motore articolare del robot includono un meccanismo rotante e un meccanismo di ritenzione. L'anello rotante nel meccanismo rotante è collegato al tubo di montaggio tramite una piastra di supporto e la superficie esterna è dotata di una prima scanalatura di montaggio per il montaggio del primo componente magnetico e viene fornito anche un componente di dissipazione del calore per migliorare l'efficienza di dissipazione del calore . L'anello di ritegno nel meccanismo di ritegno è provvisto di una seconda scanalatura di montaggio per il montaggio del secondo componente magnetico. Quando è in uso, il meccanismo di ritegno può essere comodamente posizionato all'interno dell'alloggiamento del motore congiunto esistente tramite l'anello di ritegno, e il meccanismo di rotazione può essere posizionato sul rotore del motore congiunto esistente tramite il tubo di montaggio, e il tubo di montaggio è fissato e limitato dal foro di ritenzione. La scanalatura di dissipazione del calore aumenta l'area di contatto con la parete della superficie interna dell'alloggiamento del motore del giunto esistente, in modo che l'anello di ritenzione possa trasferire in modo efficiente il calore assorbito all'alloggiamento del motore, migliorando così l'efficienza di dissipazione del calore. Quando il tubo di montaggio ruota con il rotore, può far ruotare l'anello rotante attraverso la piastra di supporto. L'anello rotante accelera la dissipazione del calore attraverso il primo dissipatore di calore e il secondo dissipatore di calore fissato su un lato della striscia conduttrice di calore. Allo stesso tempo, il flusso d'aria generato dalla rotazione del rotore del motore può accelerare lo scarico del calore all'interno del motore attraverso la porta di dissipazione del calore, mantenendo il normale ambiente operativo del primo blocco magnetico e del secondo blocco magnetico. Inoltre, il primo blocco di collegamento e il secondo blocco di collegamento sono convenienti per l'installazione e la sostituzione della corrispondente prima sede a L o della seconda sede a L, in modo che il primo blocco magnetico e il secondo blocco magnetico possano essere convenientemente installati e sostituito in base alla situazione di utilizzo reale.
2.3. Applicazione microrobot
Magnetizzando il micro robot, può girare e muoversi in modo flessibile in un ambiente complesso. Ad esempio, i ricercatori del Beijing Institute of Technology hanno combinato particelle NdFeB con materiali PDMS in silicone morbido per creare un micro robot morbido e hanno coperto la superficie con uno strato di idrogel biocompatibile, superando l'adesione tra il micro oggetto e la punta morbida del robot, riducendo l'attrito tra il micro robot e il substrato e riducendo i danni ai bersagli biologici. Il sistema di trascinamento magnetico è costituito da una coppia di elettromagneti verticali. Il micro robot gira e vibra in base al campo magnetico. Poiché il robot è morbido, può piegare in modo flessibile il suo corpo e girare in modo flessibile in un ambiente biforcato complesso. Non solo, il micro robot può anche manipolare micro oggetti. Nel gioco "movimento delle perline" progettato dai ricercatori, il micro robot può essere controllato dal campo magnetico, attraverso strati di labirinti per "spostare" le perline bersaglio nella scanalatura del bersaglio. Questa attività può essere completata in pochi minuti. In futuro, i ricercatori intendono ridurre ulteriormente le dimensioni del micro robot e migliorarne la precisione di controllo, il che dimostra che il micro robot ha un grande potenziale per le operazioni intravascolari.
3. Requisiti dei robot per componenti magnetici
Il valore di un singolo componente magnetico di un robot umanoide è 3,52 volte quello di un magnete NdFeB. Il componente magnetico deve avere le caratteristiche di coppia elevata, declinazione magnetica ridotta, dimensioni ridotte del motore e requisiti di prestazioni magnetiche elevate dell'unità. Può essere aggiornato da un semplice materiale magnetico a un prodotto con componenti magnetici.
3.1. Grande coppia
La coppia di un motore sincrono a magnete permanente è influenzata da molteplici fattori, tra cui l'intensità del campo magnetico è uno dei fattori chiave. Il materiale del magnete permanente e la struttura ottimizzata del circuito magnetico nel componente magnetico possono aumentare l'intensità del campo magnetico, migliorando così la coppia erogata dal motore. Ad esempio, la dimensione dell'acciaio magnetico influisce direttamente sull'intensità del campo magnetico del motore. In generale, quanto più grande è l'acciaio magnetico, tanto maggiore è l'intensità del campo magnetico. Una maggiore intensità del campo magnetico può fornire una forza magnetica più forte, aumentando così la coppia erogata dal motore. Nei robot umanoidi è necessaria una coppia maggiore per aumentare la capacità di carico necessaria per completare vari compiti complessi, come il trasporto di oggetti pesanti.
3.2. Piccola declinazione magnetica
Una piccola declinazione magnetica può ridurre gli errori di movimento. Nel controllo del movimento dei robot umanoidi, i movimenti precisi sono cruciali. Se la declinazione magnetica è troppo grande, la coppia di uscita del motore sarà instabile, influenzando così la precisione del movimento del robot. Pertanto, i robot umanoidi richiedono angoli di declinazione magnetica molto piccoli dei componenti magnetici per garantire movimenti accurati del robot.
3.3. Motore di piccole dimensioni
La progettazione dei robot umanoidi di solito deve considerare i limiti di spazio, quindi le dimensioni del motore del componente magnetico devono essere piccole. Attraverso un design ragionevole dell'avvolgimento, l'ottimizzazione della struttura del circuito magnetico e la selezione del diametro dell'albero, è possibile migliorare la densità di coppia del motore, ottenendo così una maggiore coppia erogata riducendo al contempo le dimensioni del motore. Ciò può rendere la struttura del robot più compatta e migliorare la flessibilità e l'adattabilità del robot.
3.4. Requisiti di prestazioni magnetiche elevate dell'unità
I materiali magnetici utilizzati nei robot umanoidi devono avere prestazioni magnetiche unitarie elevate. Questo perché i robot umanoidi devono ottenere una conversione efficiente dell’energia e un controllo del movimento in uno spazio limitato. I componenti magnetici con prestazioni magnetiche elevate dell'unità possono fornire una forza del campo magnetico più forte, garantendo al motore efficienza e prestazioni più elevate. Allo stesso tempo, le elevate prestazioni magnetiche dell'unità possono anche ridurre le dimensioni e il peso del componente magnetico, soddisfacendo i requisiti di leggerezza dei robot umanoidi.
4. Sviluppo futuro
I componenti magnetici hanno dimostrato un valore eccellente in molti campi grazie alle loro prestazioni uniche e le loro prospettive di sviluppo sono brillanti. Nel campo industriale, è un ausilio fondamentale per il posizionamento preciso del robot, una navigazione efficiente, un bloccaggio e un assorbimento forti, una pulizia e un rilevamento efficaci e un controllo preciso del motore. È indispensabile in diversi tipi di robot come robot umanoidi, motori articolari e micro robot. Con la continua espansione della domanda del mercato, crescono anche le esigenze di componenti magnetici ad alte prestazioni. Le aziende devono migliorare continuamente la qualità dei prodotti e il livello tecnico nel processo di sviluppo per creare prodotti con componenti magnetici con prestazioni più elevate e qualità più affidabile. La domanda di mercato e le riforme tecnologiche promuoveranno ulteriormente l’industria dei componenti magnetici verso un futuro più ampio.
Orario di pubblicazione: 19 novembre 2024
