1. ロボットにおける磁性部品の役割
1.1.正確な位置決め
ロボットシステムでは、磁気センサーが広く使用されています。たとえば、一部の産業用ロボットでは、内蔵の磁気センサーが周囲の磁場の変化をリアルタイムで検出できます。この検出により、3次元空間におけるロボットの位置と方向をミリ単位の精度で正確に求めることができます。関連するデータ統計によると、磁気センサーによって位置決めされたロボットの位置決め誤差は通常以内です。±5 mm は、ロボットが複雑な環境で高精度のタスクを実行できることを確実に保証します。
1.2.効率的なナビゲーション
地上の磁気ストリップや磁気マーカーは、自動倉庫や物流、生産ラインなどの現場でナビゲーション経路として重要な役割を果たします。インテリジェントハンドリングロボットを例に挙げると、磁気ストリップナビゲーションを使用する技術は比較的成熟しており、低コストで、正確で信頼性の高い測位が可能です。稼働ラインに磁気ストリップを敷設した後、インテリジェントロボットは、経路上の電磁場データ信号を通じて機械自体と目標追跡経路との誤差を取得し、正確かつ合理的な計算と計算を通じて機械輸送のナビゲーション作業を完了します。測定。また、磁気ネイルナビゲーションも一般的なナビゲーション方法です。その応用原理は、磁気釘からナビゲーションセンサーが受信した磁気データ信号に基づいて走行経路を見つけることです。磁性釘間の距離は大きすぎてはなりません。 2 つの磁気釘の間にあるとき、ハンドリング ロボットはエンコーダ演算状態になります。
1.3.強力なクランプ吸着力
ロボットに磁気クランプを装備すると、ロボットの操作能力が大幅に向上します。たとえば、オランダの GOUDSMIT 磁気クランプは生産ラインに簡単に設置でき、最大吊り上げ能力 600 kg の強磁性製品を安全に取り扱うことができます。 OnRobot が発売した MG10 磁気グリッパーは力をプログラム可能で、製造、自動車、航空宇宙分野向けの内蔵クランプと部品検出センサーを備えています。これらの磁気クランプは、ほぼあらゆる形状の鉄製ワークピースをクランプでき、強いクランプ力を実現するために必要な接触面積はわずかです。
1.4.効果的な洗浄検知
掃除ロボットは、磁気吸着により地面の金属片やその他の小さな物体を効果的に掃除できます。例えば、吸着清掃ロボットは、扇形スロットに電磁石を備え、ストローク制御スイッチと連動し、扇形スロットが所定の領域に入ると電磁石の電源がオフになり、金属廃棄物を除去します。回収溝に部品が落ち、扇型溝の底に廃液を回収する分流構造が設けられています。同時に、磁気センサーを使用して地面上の金属物体を検出することもでき、ロボットが環境に適応し、それに応じて反応するのに役立ちます。
1.5.精密なモーター制御
DC モーターやステッピング モーターなどのシステムでは、磁場とモーターの間の相互作用が重要です。 NdFeB磁性材料を例にとると、高い磁気エネルギー積を持ち、強力な磁場力を提供できるため、ロボットモーターは高効率、高速、高トルクの特性を備えています。たとえば、中科三環がロボットの分野で使用している材料の 1 つは NdFeB です。ロボットのモーターでは、NdFeB 磁石をモーターの永久磁石として使用して強力な磁場力を提供できるため、モーターは高効率、高速、高トルクの特性を備えています。同時に、ロボットのセンサーでは、NdFeB 磁石を磁気センサーのコアコンポーネントとして使用して、ロボットの周囲の磁場情報を検出および測定できます。
2. 永久磁石ロボットの応用
2.1.人型ロボットの応用
人型ロボットのこれらの新興分野では、電圧変換やEMCフィルタリングなどの機能を実現するために磁気コンポーネントが必要です。マキシム・テクノロジー社は、人型ロボットがこれらの重要なタスクを完了するには磁気コンポーネントが必要であると述べた。さらに、磁気コンポーネントは人型ロボットでもモーターを駆動し、ロボットの動作に電力を供給するために使用されます。感知システムに関しては、磁気コンポーネントは周囲の環境を正確に感知し、ロボットの意思決定の基礎を提供します。動作制御の点では、磁気コンポーネントはロボットの正確で安定した動作を保証し、十分なトルクとパワーを提供し、人型ロボットがさまざまな複雑な動作タスクを完了できるようにします。例えば、重量物を運ぶ場合、強力なトルクにより安定して物体を掴んで移動させることができます。
2.2.関節モーターの応用
ロボットの関節モーター用磁気ローターの永久磁石コンポーネントには、回転機構と保持機構が含まれます。回転機構の回転リングは支持板を介して取付管に接続されており、外面には第１の磁性部品を取り付けるための第１の取付溝が設けられており、放熱効率を向上させるために放熱部品も設けられている。 。保持機構の保持リングには、第２の磁性部品を取り付けるための第２の取付溝が設けられている。使用時、保持機構は保持リングを介して既存のジョイントモーターハウジング内に簡単に設定でき、回転機構は取り付けチューブを介して既存のジョイントモーターローターに設定でき、取り付けチューブは固定され、制限されます。保持穴。放熱溝により既設ジョイントモータハウジング内面壁との接触面積が増加し、止め輪が吸収した熱を効率よくモータハウジングに伝達することができ、放熱効率が向上する。取り付けチューブがローターとともに回転すると、回転リングが支持プレートを介して回転するように駆動されます。回転リングは、熱伝導ストリップの片側に固定された第 1 ヒートシンクと第 2 ヒートシンクを介した熱放散を促進します。同時に、モーターローターの回転によって発生する流動空気流は、放熱ポートを介してモーター内部の熱放出を促進し、第1の磁気ブロックと第2の磁気ブロックの正常な動作環境を維持します。さらに、第１の接続ブロックおよび第２の接続ブロックは、対応する第１のＬ字型シートまたは第２のＬ字型シートの取り付けおよび交換に便利であるため、第１の磁気ブロックおよび第２の磁気ブロックを便利に取り付けることができ、実際の使用状況に応じて交換してください。
2.3.マイクロロボット応用
マイクロロボットを磁化することで、複雑な環境でも柔軟に回転、移動することができます。たとえば、北京工業大学の研究者は、NdFeB粒子と柔らかいシリコーンPDMS材料を組み合わせてマイクロソフトロボットを作成し、その表面を生体適合性のヒドロゲル層で覆い、マイクロオブジェクトとロボットの柔らかい先端の間の接着を克服し、マイクロロボットと基板の間の摩擦を軽減し、生物学的ターゲットへのダメージを軽減します。磁気駆動システムは、一対の垂直電磁石で構成されます。マイクロロボットは磁場に応じて回転したり振動したりします。ロボットは柔らかいため、体を柔軟に曲げることができ、複雑な分岐環境でも柔軟に旋回することができます。それだけでなく、マイクロロボットは微小な物体を操作することもできます。研究者らが設計した「ビーズ移動」ゲームでは、マイクロロボットを磁場で制御し、迷路の層を通ってターゲットのビーズをターゲットの溝に「移動」させることができる。このタスクはわずか数分で完了します。研究者らは将来、マイクロロボットのさらなる小型化と制御精度の向上を計画しており、これはマイクロロボットが血管内手術に大きな可能性を秘めていることを証明している。
3. 磁気コンポーネントに対するロボットの要件
人型ロボットの単一の磁気コンポーネントの値は、NdFeB 磁石の 3.52 倍です。磁気コンポーネントには、大きなトルク、小さな磁気偏角、小さなモーターサイズ、および高いユニット磁気性能要件の特性が求められます。単なる磁性材料から磁性部品製品へのグレードアップも可能です。
3.1.大トルク
永久磁石同期モーターのトルクは複数の要因の影響を受けますが、その中で磁界の強さが重要な要因の 1 つです。永久磁石材料と磁気コンポーネントの磁気回路構造の最適化により、磁界強度が増加し、モーターのトルク出力が向上します。たとえば、磁性鋼のサイズはモーターの磁界の強さに直接影響します。一般に、磁性鋼が大きいほど、磁界の強度は大きくなります。磁界の強さが大きいほど、より強い磁力が得られ、それによってモーターのトルク出力が増加します。人型ロボットでは、重量物の運搬など、さまざまな複雑なタスクを完了するために耐荷重能力を高めるために、より大きなトルクが必要です。
3.2.小さな磁気偏角
磁気偏角が小さいと、動作エラーを減らすことができます。人型ロボットの動作制御では、正確な動作が重要です。磁気偏角が大きすぎるとモーターの出力トルクが不安定になり、ロボットの動作精度に影響を与えます。したがって、人型ロボットでは、ロボットの正確な動作を保証するために、磁気コンポーネントの磁気偏角を非常に小さくする必要があります。
3.3.小型モーターサイズ
人型ロボットの設計では通常、スペースの制限を考慮する必要があるため、磁気コンポーネントのモーターサイズを小さくする必要があります。合理的な巻線設計、磁気回路構造の最適化、シャフト径の選択により、モーターのトルク密度が向上し、モーターのサイズを縮小しながら、より大きなトルク出力を実現できます。これにより、ロボットの構造をよりコンパクトにし、ロボットの柔軟性と適応性を向上させることができます。
3.4.高い単位の磁気性能要件
人型ロボットに使用される磁性材料には、高い単体磁気性能が求められます。人型ロボットは限られた空間の中で効率的なエネルギー変換と動作制御を実現する必要があるからです。高い単位磁気性能を備えた磁気コンポーネントは、より強力な磁界力を提供できるため、モーターの効率と性能が向上します。同時に、高い単位磁気性能により磁気コンポーネントのサイズと重量を削減することもでき、軽量化に対する人型ロボットの要件を満たします。
4. 今後の展開
磁性部品はそのユニークな性能により多くの分野で優れた価値を発揮しており、その発展の見通しは明るいです。産業分野では、ロボットの正確な位置決め、効率的なナビゲーション、強力なクランプと吸着、効果的な洗浄と検出、正確なモーター制御を実現するための重要な補助手段です。人型ロボット、関節モーター、超小型ロボットなど、さまざまなロボットに欠かせないものです。市場需要の継続的な拡大に伴い、高性能磁気コンポーネントに対する要求も高まっています。企業は、より高性能でより信頼性の高い品質の磁気コンポーネント製品を作成するために、開発過程で製品の品質と技術レベルを継続的に向上させる必要があります。市場の需要と技術改革により、磁性コンポーネント産業はより広い将来に向けてさらに促進されるでしょう。
投稿日時: 2024 年 11 月 19 日
