1. De rol van magnetische componenten in robots
1.1. Nauwkeurige positionering
In robotsystemen worden magnetische sensoren veel gebruikt. In sommige industriële robots kunnen de ingebouwde magnetische sensoren bijvoorbeeld in realtime veranderingen in het omringende magnetische veld detecteren. Deze detectie kan nauwkeurig de positie en richting van de robot in de driedimensionale ruimte bepalen, met een nauwkeurigheid van millimeters. Volgens relevante datastatistieken ligt de positioneringsfout van robots die door magnetische sensoren worden gepositioneerd meestal binnenin±5 mm, wat een betrouwbare garantie biedt voor robots om taken met hoge precisie uit te voeren in complexe omgevingen.
1.2. Efficiënte navigatie
De magneetstrips of magnetische markeringen op de grond dienen als navigatiepaden en spelen een belangrijke rol in scènes zoals geautomatiseerde magazijnen, logistiek en productielijnen. Als we intelligente handlingrobots als voorbeeld nemen: de technologie voor het gebruik van magneetstripnavigatie is relatief volwassen, goedkoop en nauwkeurig en betrouwbaar in positionering. Na het leggen van magnetische strips op de werklijn, kan de intelligente robot de fout tussen de machine zelf en het doelvolgpad verkrijgen via het elektromagnetische veldgegevenssignaal op het pad, en het navigatiewerk van het machinetransport voltooien door middel van nauwkeurige en redelijke berekeningen en meting. Daarnaast is magnetische nagelnavigatie ook een veelgebruikte navigatiemethode. Het toepassingsprincipe ervan is het vinden van het rijpad op basis van het magnetische gegevenssignaal dat door de navigatiesensor wordt ontvangen van de magnetische spijker. De afstand tussen de magneetnagels mag niet te groot zijn. Wanneer hij zich tussen twee magnetische spijkers bevindt, bevindt de handlingrobot zich in de staat van encoderberekening.
1.3. Sterke klemadsorptie
Het uitrusten van de robot met magnetische klemmen kan het bedieningsvermogen van de robot aanzienlijk verbeteren. Zo kan de Nederlandse GOUDSMIT magneetklem eenvoudig in de productielijn worden geïnstalleerd en kan hij veilig ferromagnetische producten hanteren met een maximaal hefvermogen van 600 kg. De door OnRobot gelanceerde MG10 magnetische grijper heeft programmeerbare kracht en is uitgerust met ingebouwde klemmen en onderdeeldetectiesensoren voor productie-, automobiel- en ruimtevaartvelden. Deze magnetische klemmen kunnen vrijwel elke vorm van ferro-werkstukken klemmen, en er is slechts een klein contactoppervlak nodig om een sterke klemkracht te bereiken.
1.4. Effectieve reinigingsdetectie
De reinigingsrobot kan metaalfragmenten of andere kleine voorwerpen op de grond effectief reinigen door magnetische adsorptie. Een adsorptiereinigingsrobot is bijvoorbeeld uitgerust met een elektromagneet in de waaiervormige sleuf om samen te werken met de slagcontroleschakelaar, zodat wanneer de waaiervormige sleuf het vooraf bepaalde gebied binnengaat, de elektromagneet wordt uitgeschakeld, zodat het metaalafval onderdelen vallen in de verzamelsleuf en aan de onderkant van de waaiervormige sleuf is een omleidingsstructuur aangebracht om de afvalvloeistof op te vangen. Tegelijkertijd kunnen magnetische sensoren ook worden gebruikt om metalen voorwerpen op de grond te detecteren, waardoor de robot zich beter kan aanpassen aan de omgeving en dienovereenkomstig kan reageren.
1.5. Precisie motorbesturing
Bij systemen als DC-motoren en stappenmotoren is de interactie tussen het magnetische veld en de motor cruciaal. Als we de magnetische NdFeB-materialen als voorbeeld nemen, heeft het een hoog magnetisch energieproduct en kan het een sterke magnetische veldkracht leveren, zodat de robotmotor de kenmerken heeft van hoog rendement, hoge snelheid en hoog koppel. Een van de materialen die Zhongke Sanhuan op het gebied van robots gebruikt, is bijvoorbeeld NdFeB. In de motor van de robot kunnen NdFeB-magneten worden gebruikt als permanente magneten van de motor om een sterke magnetische veldkracht te leveren, zodat de motor de kenmerken heeft van hoog rendement, hoge snelheid en hoog koppel. Tegelijkertijd kunnen in de sensor van de robot NdFeB-magneten worden gebruikt als kerncomponent van de magnetische sensor om de magnetische veldinformatie rond de robot te detecteren en te meten.
2. Toepassing van permanente magneetrobots
2.1. Toepassing van humanoïde robots
Deze opkomende gebieden van humanoïde robots hebben magnetische componenten nodig om functies zoals spanningsomzetting en EMC-filtering te realiseren. Maxim Technology zei dat humanoïde robots magnetische componenten nodig hebben om deze belangrijke taken te voltooien. Daarnaast worden magnetische componenten ook gebruikt in humanoïde robots om motoren aan te drijven en kracht te leveren voor de beweging van robots. Op het gebied van detectiesystemen kunnen magnetische componenten de omgeving nauwkeurig waarnemen en een basis vormen voor de besluitvorming van de robot. Op het gebied van bewegingscontrole kunnen magnetische componenten zorgen voor de precieze en stabiele bewegingen van de robot, voldoende koppel en kracht leveren en humanoïde robots in staat stellen verschillende complexe bewegingstaken uit te voeren. Bij het dragen van zware voorwerpen kan een sterk koppel er bijvoorbeeld voor zorgen dat de robot voorwerpen stabiel kan vastpakken en verplaatsen.
2.2. Toepassing van gezamenlijke motoren
De permanente magneetcomponenten van de magnetische rotor voor de gewrichtsmotor van de robot omvatten een rotatiemechanisme en een vasthoudmechanisme. De roterende ring in het roterende mechanisme is via een steunplaat verbonden met de montagebuis en het buitenoppervlak is voorzien van een eerste montagegroef voor het monteren van de eerste magnetische component, en er is ook een warmtedissipatiecomponent voorzien om de efficiëntie van de warmtedissipatie te verbeteren. . De vasthoudring in het vasthoudmechanisme is voorzien van een tweede montagegroef voor het monteren van de tweede magnetische component. Tijdens gebruik kan het vasthoudmechanisme gemakkelijk via de vasthoudring in de bestaande gezamenlijke motorbehuizing worden geplaatst, en het roterende mechanisme kan via de montagebuis op de bestaande gezamenlijke motorrotor worden geplaatst, en de montagebuis wordt vastgezet en beperkt door de vasthoudgat. De warmtedissipatiegroef vergroot het contactoppervlak met de binnenoppervlaktewand van de bestaande gezamenlijke motorbehuizing, zodat de vasthoudring de geabsorbeerde warmte efficiënt naar de motorbehuizing kan overbrengen, waardoor de efficiëntie van de warmtedissipatie wordt verbeterd. Wanneer de montagebuis met de rotor meedraait, kan deze de roterende ring aandrijven om door de steunplaat te roteren. De roterende ring versnelt de warmteafvoer door het eerste koellichaam en het tweede koellichaam dat aan één zijde van de warmtegeleidende strip is bevestigd. Tegelijkertijd kan de luchtstroom die wordt gegenereerd door de rotatie van de motorrotor de warmteafvoer in de motor via de warmtedissipatiepoort versnellen, waardoor de normale werkomgeving van het eerste magnetische blok en het tweede magnetische blok behouden blijft. Bovendien zijn het eerste verbindingsblok en het tweede verbindingsblok handig voor de installatie en vervanging van de overeenkomstige eerste L-vormige zitting of de tweede L-vormige zitting, zodat het eerste magnetische blok en het tweede magnetische blok gemakkelijk kunnen worden geïnstalleerd en vervangen volgens de werkelijke gebruikssituatie.
2.3. Micro-robottoepassing
Door de microrobot te magnetiseren, kan deze flexibel draaien en bewegen in een complexe omgeving. Onderzoekers van het Beijing Institute of Technology combineerden bijvoorbeeld NdFeB-deeltjes met zachte siliconen PDMS-materialen om een microzachte robot te maken, en bedekten het oppervlak met een biocompatibele hydrogellaag, waardoor de adhesie tussen het micro-object en de zachte punt van de robot werd overwonnen, waardoor de hechting tussen het micro-object en de zachte punt van de robot werd verminderd. de wrijving tussen de microrobot en het substraat, en het verminderen van schade aan biologische doelen. Het magnetische aandrijfsysteem bestaat uit een paar verticale elektromagneten. De microrobot draait en trilt volgens het magnetische veld. Omdat de robot zacht is, kan hij zijn lichaam flexibel buigen en flexibel draaien in een complexe, gevorkte omgeving. Niet alleen dat, de microrobot kan ook micro-objecten manipuleren. In het door de onderzoekers ontworpen spel 'kralen verplaatsen' kan de microrobot worden bestuurd door het magnetische veld, door lagen van doolhoven om de doelkralen in de doelgroef te 'bewegen'. Deze taak kan in slechts een paar minuten worden voltooid. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om de omvang van de microrobot verder te verkleinen en de regelnauwkeurigheid te verbeteren, wat bewijst dat de microrobot een groot potentieel heeft voor intravasculaire operaties.
3. Robotvereisten voor magnetische componenten
De waarde van een enkele magnetische component van een mensachtige robot is 3,52 keer die van een NdFeB-magneet. De magnetische component moet de kenmerken hebben van een groot koppel, een kleine magnetische declinatie, een kleine motorgrootte en hoge magnetische prestatie-eisen. Het kan worden opgewaardeerd van een eenvoudig magnetisch materiaal naar een product met magnetische componenten.
3.1. Groot koppel
Het koppel van een synchrone motor met permanente magneet wordt beïnvloed door meerdere factoren, waarvan de magnetische veldsterkte een van de belangrijkste factoren is. Het permanente magneetmateriaal en de geoptimaliseerde magnetische circuitstructuur in de magnetische component kunnen de magnetische veldsterkte vergroten, waardoor het koppel van de motor wordt verbeterd. De grootte van het magnetische staal heeft bijvoorbeeld rechtstreeks invloed op de magnetische veldsterkte van de motor. Over het algemeen geldt: hoe groter het magnetische staal, hoe groter de magnetische veldsterkte. Een grotere magnetische veldsterkte kan een sterkere magnetische kracht opleveren, waardoor het koppel van de motor toeneemt. Bij humanoïde robots is een groter koppel nodig om het draagvermogen te vergroten om verschillende complexe taken uit te voeren, zoals het dragen van zware voorwerpen.
3.2. Kleine magnetische declinatie
Een kleine magnetische declinatie kan bewegingsfouten verminderen. Bij de bewegingsbesturing van humanoïde robots zijn nauwkeurige bewegingen cruciaal. Als de magnetische declinatie te groot is, zal het uitgangskoppel van de motor onstabiel zijn, waardoor de bewegingsnauwkeurigheid van de robot wordt beïnvloed. Daarom hebben humanoïde robots zeer kleine magnetische declinatiehoeken van magnetische componenten nodig om nauwkeurige bewegingen van de robot te garanderen.
3.3. Klein motorformaat
Bij het ontwerp van humanoïde robots moet doorgaans rekening worden gehouden met ruimtebeperkingen, dus de motorgrootte van de magnetische component moet klein zijn. Door een redelijk wikkelontwerp, optimalisatie van de magnetische circuitstructuur en selectie van de asdiameter kan de koppeldichtheid van de motor worden verbeterd, waardoor een groter koppel wordt bereikt terwijl de motorgrootte wordt verkleind. Dit kan de structuur van de robot compacter maken en de flexibiliteit en het aanpassingsvermogen van de robot verbeteren.
3.4. Hoge magnetische prestatie-eisen voor eenheden
De magnetische materialen die in humanoïde robots worden gebruikt, moeten een hoge magnetische prestatie hebben. Dit komt omdat humanoïde robots efficiënte energieconversie en bewegingscontrole moeten realiseren in een beperkte ruimte. Magnetische componenten met hoge magnetische prestaties van de eenheid kunnen een sterkere magnetische veldkracht bieden, waardoor de motor een hogere efficiëntie en prestaties heeft. Tegelijkertijd kunnen de magnetische prestaties van de hoge eenheid ook de grootte en het gewicht van de magnetische component verminderen, waardoor wordt voldaan aan de eisen van humanoïde robots op het gebied van lichtgewicht.
4. Toekomstige ontwikkeling
Magnetische componenten hebben op veel gebieden uitstekende waarde getoond vanwege hun unieke prestaties, en hun ontwikkelingsvooruitzichten zijn rooskleurig. Op industrieel gebied is het een belangrijk hulpmiddel voor nauwkeurige robotpositionering, efficiënte navigatie, sterke klemming en adsorptie, effectieve reiniging en detectie, en nauwkeurige motorcontrole. Het is onmisbaar in verschillende soorten robots, zoals humanoïde robots, gewrichtsmotoren en microrobots. Met de voortdurende uitbreiding van de marktvraag stijgen ook de eisen aan hoogwaardige magnetische componenten. Bedrijven moeten tijdens het ontwikkelingsproces de productkwaliteit en het technische niveau voortdurend verbeteren om magnetische componentproducten te creëren met hogere prestaties en betrouwbaardere kwaliteit. De marktvraag en technologische hervormingen zullen de magnetische componentenindustrie verder richting een bredere toekomst bevorderen.
Posttijd: 19 november 2024
