רכיבים מגנטיים: תמיכה חזקה בפונקציות הרובוט

1. תפקידם של רכיבים מגנטיים ברובוטים

1.1. מיקום מדויק

במערכות רובוטים, חיישנים מגנטיים נמצאים בשימוש נרחב. לדוגמה, בחלק מהרובוטים התעשייתיים, החיישנים המגנטיים המובנים יכולים לזהות שינויים בשדה המגנטי שמסביב בזמן אמת. זיהוי זה יכול לקבוע במדויק את המיקום והכיוון של הרובוט במרחב התלת מימדי, בדיוק של מילימטרים. על פי נתונים סטטיסטיים רלוונטיים, שגיאת המיקום של רובוטים הממוקמים על ידי חיישנים מגנטיים היא בדרך כלל בפנים±5 מ"מ, המספק ערבות אמינה לרובוטים לבצע משימות דיוק גבוה בסביבות מורכבות.

1.2. ניווט יעיל

הפסים המגנטיים או הסמנים המגנטיים על הקרקע משמשים כשבילי ניווט ומשחקים תפקיד חשוב בסצנות כמו אחסון אוטומטי, לוגיסטיקה וקווי ייצור. אם ניקח כדוגמה רובוטים חכמים לטיפול, הטכנולוגיה של שימוש בניווט ברצועות מגנטיות היא בוגרת יחסית, בעלות נמוכה ומדויקת ואמינה במיקום. לאחר הנחת פסים מגנטיים על קו ההפעלה, הרובוט החכם יכול להשיג את השגיאה בין המכונה עצמה לנתיב מעקב המטרה דרך אות נתוני השדה האלקטרומגנטי על הנתיב, ולהשלים את עבודת הניווט של הובלת המכונה באמצעות חישוב מדויק וסביר. מְדִידָה. בנוסף, ניווט ציפורניים מגנטיות היא גם שיטת ניווט נפוצה. עקרון היישום שלו הוא למצוא את נתיב הנסיעה בהתבסס על אות הנתונים המגנטיים שמתקבל על ידי חיישן הניווט מהמסמר המגנטי. המרחק בין המסמרים המגנטיים לא יכול להיות גדול מדי. כאשר בין שני מסמרים מגנטיים, רובוט הטיפול יהיה במצב של חישוב מקודד.

1.3. ספיחה מהידוק חזק

ציוד הרובוט במהדקים מגנטיים יכול לשפר מאוד את יכולת ההפעלה של הרובוט. לדוגמה, המהדק המגנטי ההולנדי GOUDSMIT יכול להיות מותקן בקלות בפס הייצור ויכול לטפל בבטחה במוצרים פרומגנטיים בעלי כושר הרמה מקסימלי של 600 ק"ג. התפס המגנטי MG10 שהושק על ידי OnRobot הוא בעל כוח ניתן לתכנות והוא מצויד במהדקים מובנים וחיישני זיהוי חלקים לתחומי ייצור, רכב וחלל. מהדקים מגנטיים אלה יכולים להדק כמעט כל צורה או צורה של חלקי עבודה מברזליים, ורק אזור מגע קטן נדרש כדי להשיג כוח הידוק חזק.

1.4. זיהוי ניקוי יעיל

רובוט הניקוי יכול לנקות ביעילות שברי מתכת או חפצים קטנים אחרים על הקרקע על ידי ספיחה מגנטית. לדוגמה, רובוט לניקוי ספיחה מצויד באלקטרומגנט בחריץ בצורת מאוורר כדי לשתף פעולה עם מתג בקרת המהלך, כך שכאשר החריץ בצורת המאוורר נכנס לאזור שנקבע מראש, האלקטרומגנט נכבה, כך שהמתכת מבוזבזת חלקים נופלים לתוך חריץ האיסוף, ומבנה הסחה מסופק בתחתית החריץ בצורת מאוורר כדי לאסוף את נוזל הפסולת. במקביל, חיישנים מגנטיים יכולים לשמש גם לזיהוי עצמים מתכתיים על הקרקע, ולסייע לרובוט להסתגל טוב יותר לסביבה ולהגיב בהתאם.

1.5. בקרת מנוע מדויקת

במערכות כמו מנועי DC ומנועי צעד, האינטראקציה בין השדה המגנטי למנוע היא קריטית. אם לוקחים כדוגמה חומרים מגנטיים של NdFeB, יש לו תוצר אנרגיה מגנטית גבוהה והוא יכול לספק כוח שדה מגנטי חזק, כך שלמנוע הרובוט יש מאפיינים של יעילות גבוהה, מהירות גבוהה ומומנט גבוה. לדוגמה, אחד החומרים שבהם משתמש Zhongke Sanhuan בתחום הרובוטים הוא NdFeB. במנוע של הרובוט, מגנטים NdFeB יכולים לשמש כמגנטים קבועים של המנוע כדי לספק כוח שדה מגנטי חזק, כך שלמנוע יש מאפיינים של יעילות גבוהה, מהירות גבוהה ומומנט גבוה. יחד עם זאת, בחיישן של הרובוט, ניתן להשתמש במגנטים NdFeB כמרכיב הליבה של החיישן המגנטי כדי לזהות ולמדוד את מידע השדה המגנטי סביב הרובוט.

2. יישום רובוטים מגנטים קבועים

2.1. יישום של רובוטים דמויי אדם

שדות מתעוררים אלה של רובוטים דמויי אדם דורשים רכיבים מגנטיים כדי לממש פונקציות כמו המרת מתח וסינון EMC. מקסים טכנולוגיה אמרה שרובוטים דמויי אדם זקוקים לרכיבים מגנטיים כדי להשלים את המשימות החשובות הללו. בנוסף, רכיבים מגנטיים משמשים גם ברובוטים דמויי אדם כדי להניע מנועים ולספק כוח לתנועת רובוטים. מבחינת מערכות חישה, רכיבים מגנטיים יכולים לחוש במדויק את הסביבה הסובבת ולספק בסיס לקבלת ההחלטות של הרובוט. מבחינת בקרת תנועה, רכיבים מגנטיים יכולים להבטיח את התנועות המדויקות והיציבות של הרובוט, לספק מומנט וכוח מספיקים, ולאפשר לרובוטים דמויי אדם לבצע משימות תנועה מורכבות שונות. לדוגמה, בעת נשיאת חפצים כבדים, מומנט חזק יכול להבטיח שהרובוט יוכל לאחוז ולהזיז ביציבות חפצים.

2.2. יישום של מנועים מפרקים

רכיבי המגנט הקבוע של הרוטור המגנטי למנוע המשותף של הרובוט כוללים מנגנון סיבוב ומנגנון שמירה. הטבעת המסתובבת במנגנון הסיבוב מחוברת לצינור ההרכבה דרך לוחית תמיכה, והמשטח החיצוני מסופק בחריץ הרכבה ראשון להרכבת הרכיב המגנטי הראשון, ורכיב פיזור חום מסופק גם כדי לשפר את יעילות פיזור החום . טבעת השמירה במנגנון השמירה מסופקת בחריץ הרכבה שני להרכבת הרכיב המגנטי השני. בעת שימוש, ניתן להגדיר בנוחות את מנגנון השמירה בתוך בית המנוע המפרק הקיים דרך טבעת השמירה, וניתן להגדיר את מנגנון הסיבוב על רוטור המנוע המשותף הקיים דרך צינור ההרכבה, וצינור ההרכבה קבוע ומוגבל על ידי חור שמירה. חריץ פיזור החום מגדיל את שטח המגע עם הדופן הפנימית של בית המנוע המשותף הקיים, כך שטבעת השמירה יכולה להעביר ביעילות את החום הנקלט לבית המנוע, ובכך לשפר את יעילות פיזור החום. כאשר צינור ההרכבה מסתובב עם הרוטור, הוא יכול להניע את הטבעת המסתובבת להסתובב דרך צלחת התמיכה. הטבעת המסתובבת מאיצה את פיזור החום דרך גוף הקירור הראשון וגוף הקירור השני הקבועים בצד אחד של פס מוליך החום. במקביל, זרימת האוויר הנוצרת על ידי סיבוב רוטור המנוע יכולה להאיץ את פריקת החום בתוך המנוע דרך יציאת פיזור החום, ולשמור על סביבת הפעולה הרגילה של הבלוק המגנטי הראשון והגוש המגנטי השני. יתר על כן, בלוק החיבור הראשון והגוש השני נוחים להתקנה והחלפה של המושב הראשון בצורת L המתאים או המושב השני בצורת L, כך שניתן להתקין בנוחות את הבלוק המגנטי הראשון והגוש המגנטי השני. הוחלף בהתאם למצב השימוש בפועל.

2.3. יישום מיקרו רובוט

על ידי מגנט המיקרו רובוט, הוא יכול להסתובב ולנוע בגמישות בסביבה מורכבת. לדוגמה, חוקרים במכון הטכנולוגי של בייג'ינג שילבו חלקיקי NdFeB עם חומרי סיליקון PDMS רכים כדי ליצור רובוט מיקרו רך, וכיסו את פני השטח בשכבת הידרוג'ל תואמת ביו, תוך התגברות על ההידבקות בין האובייקט המיקרו לקצה הרך של הרובוט, והפחתה החיכוך בין המיקרו רובוט למצע, והפחתת הנזק למטרות ביולוגיות. מערכת ההנעה המגנטית מורכבת מזוג אלקטרומגנטים אנכיים. רובוט המיקרו מסתובב ורוטט בהתאם לשדה המגנטי. מכיוון שהרובוט רך, הוא יכול לכופף את גופו בגמישות ויכול להסתובב בצורה גמישה בסביבה מפוצלת מורכבת. לא רק זה, הרובוט המיקרו יכול גם לתפעל מיקרו עצמים. במשחק "הזזת חרוזים" שתוכננו על ידי החוקרים, ניתן לשלוט במיקרו רובוט על ידי השדה המגנטי, דרך שכבות של מבוכים כדי "להזיז" את חרוזי המטרה לתוך חריץ המטרה. ניתן להשלים משימה זו תוך דקות ספורות. בעתיד מתכננים החוקרים להקטין עוד יותר את גודל המיקרו-רובוט ולשפר את דיוק הבקרה שלו, מה שמוכיח שלמיקרו-רובוט יש פוטנציאל רב לפעולה תוך-וסקולרית.

3. דרישות רובוט לרכיבים מגנטיים

הערך של רכיב מגנטי בודד של רובוט דמוי אדם הוא פי 3.52 מזה של מגנט NdFeB. הרכיב המגנטי נדרש להיות בעל מאפיינים של מומנט גדול, נטייה מגנטית קטנה, גודל מנוע קטן ודרישות ביצועים מגנטיים של יחידה גבוהה. ניתן לשדרג אותו מחומר מגנטי פשוט למוצר רכיב מגנטי.

3.1. מומנט גדול

המומנט של מנוע סינכרוני מגנט קבוע מושפע ממספר גורמים, ביניהם חוזק השדה המגנטי הוא אחד מגורמי המפתח. חומר המגנט הקבוע ומבנה המעגל המגנטי האופטימלי ברכיב המגנטי יכולים להגביר את עוצמת השדה המגנטי, ובכך לשפר את תפוקת המומנט של המנוע. לדוגמה, גודל הפלדה המגנטית משפיע ישירות על חוזק השדה המגנטי של המנוע. בדרך כלל, ככל שהפלדה המגנטית גדולה יותר, כך חוזק השדה המגנטי גדול יותר. חוזק שדה מגנטי גדול יותר יכול לספק כוח מגנטי חזק יותר, ובכך להגדיל את תפוקת המומנט של המנוע. ברובוטים דמויי אדם, נדרש מומנט גדול יותר כדי להגדיל את כושר נשיאת העומס להשלמת משימות מורכבות שונות, כגון נשיאת חפצים כבדים.

3.2. נטייה מגנטית קטנה

נטייה מגנטית קטנה יכולה להפחית שגיאות תנועה. בבקרת תנועה של רובוטים דמויי אדם, יש חשיבות מכרעת לתנועות מדויקות. אם הנטייה המגנטית גדולה מדי, מומנט המוצא של המנוע יהיה לא יציב, ובכך ישפיע על דיוק התנועה של הרובוט. לכן, רובוטים דמויי אדם דורשים זוויות נטייה מגנטיות קטנות מאוד של רכיבים מגנטיים כדי להבטיח תנועות מדויקות של הרובוט.

3.3. גודל מנוע קטן

העיצוב של רובוטים דמויי אדם בדרך כלל צריך להתחשב במגבלות החלל, כך שגודל המנוע של הרכיב המגנטי נדרש להיות קטן. באמצעות עיצוב פיתול סביר, אופטימיזציה של מבנה המעגל המגנטי ובחירת קוטר הציר, ניתן לשפר את צפיפות המומנט של המנוע, ובכך להשיג תפוקת מומנט גדולה יותר תוך הקטנת גודל המנוע. זה יכול להפוך את מבנה הרובוט לקומפקטי יותר ולשפר את הגמישות וההסתגלות של הרובוט.

3.4. דרישות ביצועים מגנטיים ליחידה גבוהה

החומרים המגנטיים המשמשים ברובוטים דמויי אדם צריכים להיות בעלי ביצועים מגנטיים גבוהים של יחידה. הסיבה לכך היא שרובוטים דמויי אדם צריכים להשיג המרת אנרגיה יעילה ובקרת תנועה בשטח מוגבל. רכיבים מגנטיים בעלי ביצועים מגנטיים גבוהים יכולים לספק כוח שדה מגנטי חזק יותר, מה שהופך את המנוע ליעילות וביצועים גבוהים יותר. במקביל, ביצועים מגנטיים גבוהים של יחידה יכולים גם להפחית את הגודל והמשקל של הרכיב המגנטי, ולעמוד בדרישות של רובוטים דמויי אדם עבור קל משקל.

4. פיתוח עתידי

רכיבים מגנטיים הראו ערך מצוין בתחומים רבים בשל הביצועים הייחודיים שלהם, וסיכויי הפיתוח שלהם בהירים. בתחום התעשייתי הוא מהווה כלי עזר מרכזי למיצוב מדוייק של רובוט, ניווט יעיל, הידוק וספיחה חזקים, ניקוי וזיהוי יעילים ושליטה מוטורית מדויקת. זה הכרחי בסוגים שונים של רובוטים כמו רובוטים דמויי אדם, מנועים משותפים ומיקרו רובוטים. עם התרחבות מתמשכת של הביקוש בשוק, הדרישות לרכיבים מגנטיים בעלי ביצועים גבוהים עולות גם הן. ארגונים צריכים לשפר ללא הרף את איכות המוצר ואת הרמה הטכנית בתהליך הפיתוח ליצירת מוצרי רכיבים מגנטיים עם ביצועים גבוהים יותר ואיכות אמינה יותר. הביקוש בשוק ורפורמות טכנולוגיות יקדמו עוד יותר את תעשיית הרכיבים המגנטיים לעבר עתיד רחב יותר.