1. Роль магнитных компонентов в роботах
1.1. Точное позиционирование
В робототехнических системах широко используются магнитные датчики. Например, в некоторых промышленных роботах встроенные магнитные датчики могут обнаруживать изменения окружающего магнитного поля в режиме реального времени. Это обнаружение позволяет точно определить положение и направление робота в трехмерном пространстве с точностью до миллиметров. Согласно соответствующей статистике, ошибка позиционирования роботов, позиционируемых с помощью магнитных датчиков, обычно находится в пределах±5 мм, что дает роботам надежную гарантию выполнения высокоточных задач в сложных условиях.
1.2. Эффективная навигация
Магнитные полосы или магнитные маркеры на земле служат навигационными путями и играют важную роль в таких сценах, как автоматизированное складирование, логистика и производственные линии. Если взять в качестве примера интеллектуальных роботов-манипуляторов, то технология использования навигации по магнитной полосе является относительно зрелой, недорогой, точной и надежной в позиционировании. После укладки магнитных полос на рабочей линии интеллектуальный робот может получить ошибку между самой машиной и траекторией отслеживания цели посредством сигнала данных электромагнитного поля на пути и завершить навигационную работу при транспортировке машины посредством точных и разумных расчетов и измерение. Кроме того, навигация с помощью магнитных ногтей также является распространенным методом навигации. Принцип его применения заключается в определении пути движения на основе сигнала магнитных данных, получаемого навигационным датчиком от магнитного гвоздя. Расстояние между магнитными гвоздями не может быть слишком большим. Находясь между двумя магнитными гвоздями, робот-манипулятор будет находиться в состоянии расчета энкодера.
1.3. Сильная зажимная адсорбция
Оснащение робота магнитными зажимами может значительно улучшить его эксплуатационные качества. Например, голландский магнитный зажим GOUDSMIT легко устанавливается на производственной линии и позволяет безопасно перемещать ферромагнитные изделия с максимальной грузоподъемностью 600 кг. Магнитный захват MG10, выпущенный компанией OnRobot, имеет программируемую силу, оснащен встроенными зажимами и датчиками обнаружения деталей для производственной, автомобильной и аэрокосмической отраслей. Эти магнитные зажимы могут зажимать заготовки из черных металлов практически любой формы, и для достижения высокой силы зажима требуется лишь небольшая площадь контакта.
1.4. Эффективное обнаружение очистки
Робот-уборщик может эффективно очищать металлические фрагменты или другие мелкие предметы на земле посредством магнитной адсорбции. Например, робот для адсорбционной очистки оснащен электромагнитом в веерообразном пазу для взаимодействия с переключателем управления ходом, так что, когда веерообразный паз входит в заданную область, электромагнит отключается, так что металлические отходы части падают в прорезь для сбора, а в нижней части веерообразной прорези предусмотрена отводная конструкция для сбора отработанной жидкости. В то же время магнитные датчики также могут использоваться для обнаружения металлических объектов на земле, помогая роботу лучше адаптироваться к окружающей среде и реагировать соответствующим образом.
1,5. Прецизионное управление двигателем
В таких системах, как двигатели постоянного тока и шаговые двигатели, взаимодействие между магнитным полем и двигателем имеет решающее значение. Если взять в качестве примера магнитные материалы NdFeB, они обладают высокой магнитной энергией и могут обеспечивать сильную силу магнитного поля, поэтому двигатель робота обладает характеристиками высокой эффективности, высокой скорости и высокого крутящего момента. Например, одним из материалов, используемых Чжункэ Санхуаном в области роботов, является NdFeB. В двигателе робота магниты NdFeB могут использоваться в качестве постоянных магнитов двигателя для создания сильной силы магнитного поля, благодаря чему двигатель обладает характеристиками высокой эффективности, высокой скорости и высокого крутящего момента. В то же время в датчике робота магниты NdFeB могут использоваться в качестве основного компонента магнитного датчика для обнаружения и измерения информации о магнитном поле вокруг робота.
2. Применение роботов с постоянными магнитами
2.1. Применение роботов-гуманоидов
Эти новые области гуманоидных роботов требуют магнитных компонентов для реализации таких функций, как преобразование напряжения и фильтрация ЭМС. В компании Maxim Technology заявили, что гуманоидным роботам необходимы магнитные компоненты для выполнения этих важных задач. Кроме того, в гуманоидных роботах также используются магнитные компоненты для привода двигателей и обеспечения энергии для движения роботов. Что касается сенсорных систем, магнитные компоненты могут точно определять окружающую среду и обеспечивать основу для принятия решений роботом. Что касается управления движением, магнитные компоненты могут обеспечивать точные и стабильные движения робота, обеспечивать достаточный крутящий момент и мощность, а также позволять роботам-гуманоидам выполнять различные сложные задачи движения. Например, при переноске тяжелых предметов сильный крутящий момент может гарантировать, что робот сможет стабильно захватывать и перемещать объекты.
2.2. Применение совместных двигателей
Компоненты постоянных магнитов магнитного ротора шарнирного двигателя робота включают вращающийся механизм и удерживающий механизм. Вращающееся кольцо во вращающемся механизме соединено с монтажной трубкой через опорную пластину, а внешняя поверхность снабжена первой монтажной канавкой для установки первого магнитного компонента, а также предусмотрен компонент рассеивания тепла для повышения эффективности рассеивания тепла. . Стопорное кольцо в удерживающем механизме снабжено второй монтажной канавкой для установки второго магнитного компонента. При использовании удерживающий механизм можно удобно установить внутри существующего корпуса шарнирного двигателя с помощью стопорного кольца, а вращающийся механизм можно установить на существующий ротор шарнирного двигателя через монтажную трубку, а монтажная трубка фиксируется и ограничивается фиксирующее отверстие. Канавка для отвода тепла увеличивает площадь контакта со стенкой внутренней поверхности существующего шарнирного корпуса двигателя, так что стопорное кольцо может эффективно передавать поглощенное тепло корпусу двигателя, тем самым улучшая эффективность отвода тепла. Когда монтажная трубка вращается вместе с ротором, она может приводить вращающееся кольцо во вращение через опорную пластину. Вращающееся кольцо ускоряет рассеивание тепла через первый радиатор и второй радиатор, закрепленный на одной стороне теплопроводящей полосы. В то же время поток воздуха, создаваемый вращением ротора двигателя, может ускорить отвод тепла внутри двигателя через порт рассеивания тепла, поддерживая нормальную рабочую среду первого магнитного блока и второго магнитного блока. Кроме того, первый соединительный блок и второй соединительный блок удобны для установки и замены соответствующего первого L-образного седла или второго L-образного седла, так что первый магнитный блок и второй магнитный блок могут быть удобно установлены и заменяется в соответствии с фактической ситуацией использования.
2.3. Приложение для микророботов
Намагничивая микроробота, он может гибко поворачиваться и перемещаться в сложной среде. Например, исследователи из Пекинского технологического института объединили частицы NdFeB с мягкими силиконовыми материалами PDMS, чтобы сделать микромягкого робота, и покрыли поверхность слоем биосовместимого гидрогеля, преодолев адгезию между микрообъектом и мягким кончиком робота, уменьшив тем самым трение между микророботом и подложкой и уменьшение повреждения биологических целей. Система магнитного привода состоит из пары вертикальных электромагнитов. Микроробот вращается и вибрирует в соответствии с магнитным полем. Поскольку робот мягкий, он может гибко сгибать свое тело и гибко поворачиваться в сложной раздвоенной среде. Мало того, микроробот также может манипулировать микрообъектами. В игре «перемещение бусинок», разработанной исследователями, микроробот может управляться магнитным полем, проходя через слои лабиринта, чтобы «перемещать» целевые бусины в целевую канавку. Эту задачу можно выполнить всего за несколько минут. В будущем исследователи планируют еще больше уменьшить размеры микроробота и повысить точность его управления, что доказывает, что микроробот имеет большой потенциал для проведения внутрисосудистых операций.
3. Требования робота к магнитным компонентам
Ценность одного магнитного компонента робота-гуманоида в 3,52 раза больше, чем у магнита NdFeB. Магнитный компонент должен иметь такие характеристики, как большой крутящий момент, небольшое магнитное склонение, небольшой размер двигателя и высокие требования к магнитным характеристикам устройства. Его можно превратить из простого магнитного материала в продукт с магнитными компонентами.
3.1. Большой крутящий момент
На крутящий момент синхронного двигателя с постоянными магнитами влияет множество факторов, среди которых напряженность магнитного поля является одним из ключевых факторов. Материал постоянного магнита и оптимизированная структура магнитной цепи в магнитном компоненте могут увеличить напряженность магнитного поля, тем самым улучшая выходной крутящий момент двигателя. Например, размер магнитной стали напрямую влияет на напряженность магнитного поля двигателя. Как правило, чем больше магнитная сталь, тем выше напряженность магнитного поля. Большая напряженность магнитного поля может обеспечить более сильную магнитную силу, тем самым увеличивая выходной крутящий момент двигателя. В роботах-гуманоидах требуется больший крутящий момент для увеличения несущей способности для выполнения различных сложных задач, таких как перенос тяжелых предметов.
3.2. Маленькое магнитное склонение
Небольшое магнитное склонение может уменьшить ошибки движения. В управлении движением роботов-гуманоидов решающее значение имеют точные движения. Если магнитное склонение слишком велико, выходной крутящий момент двигателя будет нестабильным, что повлияет на точность движения робота. Поэтому роботам-гуманоидам требуются очень малые углы магнитного склонения магнитных компонентов для обеспечения точных движений робота.
3.3. Маленький размер двигателя
При проектировании роботов-гуманоидов обычно необходимо учитывать ограничения по пространству, поэтому размер магнитного компонента двигателя должен быть небольшим. Благодаря разумной конструкции обмотки, оптимизации структуры магнитной цепи и выбору диаметра вала можно улучшить плотность крутящего момента двигателя, тем самым достигая большего выходного крутящего момента при одновременном уменьшении размера двигателя. Это может сделать структуру робота более компактной и улучшить гибкость и адаптируемость робота.
3.4. Высокие требования к магнитным характеристикам агрегата
Магнитные материалы, используемые в роботах-гуманоидах, должны иметь высокие магнитные характеристики. Это связано с тем, что гуманоидным роботам необходимо обеспечить эффективное преобразование энергии и управление движением в ограниченном пространстве. Магнитные компоненты с высокими магнитными характеристиками могут обеспечивать более сильную силу магнитного поля, что повышает эффективность и производительность двигателя. В то же время высокие магнитные характеристики устройства могут также уменьшить размер и вес магнитного компонента, отвечая требованиям гуманоидных роботов к легкому весу.
4. Будущее развитие
Магнитные компоненты отлично зарекомендовали себя во многих областях благодаря своим уникальным характеристикам, а перспективы их развития блестящие. В промышленной сфере это ключевой помощник для точного позиционирования робота, эффективной навигации, сильного зажима и адсорбции, эффективной очистки и обнаружения, а также точного управления двигателем. Он незаменим в различных типах роботов, таких как роботы-гуманоиды, суставные двигатели и микророботы. С постоянным расширением рыночного спроса растут и требования к высокопроизводительным магнитным компонентам. Предприятиям необходимо постоянно улучшать качество продукции и технический уровень в процессе разработки, чтобы создавать продукцию магнитных компонентов с более высокими характеристиками и более надежным качеством. Рыночный спрос и технологические реформы будут способствовать дальнейшему продвижению отрасли магнитных компонентов к более широкому будущему.
Время публикации: 19 ноября 2024 г.
