1. Úloha magnetických komponentov v robotoch
1.1. Presné polohovanie
V robotických systémoch sú magnetické senzory široko používané. Napríklad v niektorých priemyselných robotoch dokážu vstavané magnetické senzory v reálnom čase detekovať zmeny v okolitom magnetickom poli. Táto detekcia dokáže presne určiť polohu a smer robota v trojrozmernom priestore s presnosťou na milimetre. Podľa relevantných štatistických údajov je chyba polohovania robotov polohovaných magnetickými snímačmi zvyčajne v rámci±5 mm, čo poskytuje robotom spoľahlivú záruku na vykonávanie vysoko presných úloh v zložitých prostrediach.
1.2. Efektívna navigácia
Magnetické pásy alebo magnetické značky na zemi slúžia ako navigačné cesty a zohrávajú dôležitú úlohu v scénach, ako sú automatizované sklady, logistika a výrobné linky. Ak si vezmeme ako príklad inteligentné manipulačné roboty, technológia používania magnetickej navigácie je relatívne vyspelá, lacná, presná a spoľahlivá pri určovaní polohy. Po položení magnetických pásikov na operačnú linku môže inteligentný robot získať chybu medzi samotným strojom a cieľovou dráhou prostredníctvom dátového signálu elektromagnetického poľa na dráhe a dokončiť navigačnú prácu prepravy stroja presným a primeraným výpočtom a meranie. Okrem toho je bežnou navigačnou metódou aj navigácia pomocou magnetických nechtov. Princíp jeho aplikácie spočíva v nájdení jazdnej dráhy na základe magnetického dátového signálu prijatého navigačným senzorom z magnetického klinca. Vzdialenosť medzi magnetickými klincami nemôže byť príliš veľká. Keď je medzi dvoma magnetickými klincami, manipulačný robot bude v stave výpočtu kódovača.
1.3. Silná upínacia adsorpcia
Vybavenie robota magnetickými svorkami môže výrazne zlepšiť prevádzkovú schopnosť robota. Napríklad holandská magnetická svorka GOUDSMIT sa dá jednoducho nainštalovať do výrobnej linky a bezpečne zvládne manipuláciu s feromagnetickými výrobkami s maximálnou nosnosťou 600 kg. Magnetický uchopovač MG10 uvedený na trh spoločnosťou OnRobot má programovateľnú silu a je vybavený vstavanými svorkami a snímačmi detekcie dielov pre výrobné, automobilové a letecké polia. Tieto magnetické svorky môžu upnúť takmer akýkoľvek tvar alebo formu železných obrobkov a na dosiahnutie silnej upínacej sily je potrebná len malá kontaktná plocha.
1.4. Efektívna detekcia čistenia
Čistiaci robot dokáže efektívne čistiť kovové úlomky alebo iné drobné predmety na zemi pomocou magnetickej adsorpcie. Napríklad adsorpčný čistiaci robot je vybavený elektromagnetom v štrbine v tvare vejára, ktorý spolupracuje so spínačom ovládania zdvihu, takže keď sa štrbina v tvare vejára dostane do vopred určenej oblasti, elektromagnet sa vypne, takže kovový odpad časti padajú do zbernej štrbiny a na dne vejárovitej štrbiny je umiestnená odvádzacia štruktúra na zhromažďovanie odpadovej kvapaliny. Magnetické senzory možno zároveň použiť aj na detekciu kovových predmetov na zemi, čo pomáha robotovi lepšie sa prispôsobiť prostrediu a primerane reagovať.
1.5. Presné ovládanie motora
V systémoch, ako sú jednosmerné motory a krokové motory, je interakcia medzi magnetickým poľom a motorom kľúčová. Ak vezmeme ako príklad magnetické materiály NdFeB, má produkt s vysokou magnetickou energiou a môže poskytnúť silnú silu magnetického poľa, takže motor robota má vlastnosti vysokej účinnosti, vysokej rýchlosti a vysokého krútiaceho momentu. Napríklad jedným z materiálov, ktoré používa Zhongke Sanhuan v oblasti robotov, je NdFeB. V motore robota môžu byť magnety NdFeB použité ako permanentné magnety motora na zabezpečenie silnej sily magnetického poľa, takže motor má vlastnosti vysokej účinnosti, vysokej rýchlosti a vysokého krútiaceho momentu. Súčasne v senzore robota môžu byť magnety NdFeB použité ako základná súčasť magnetického senzora na detekciu a meranie informácií o magnetickom poli okolo robota.
2. Aplikácia robotov s permanentnými magnetmi
2.1. Aplikácia humanoidných robotov
Tieto vznikajúce polia humanoidných robotov vyžadujú magnetické komponenty na realizáciu funkcií, ako je konverzia napätia a filtrovanie EMC. Maxim Technology uviedla, že humanoidné roboty potrebujú magnetické komponenty na dokončenie týchto dôležitých úloh. Okrem toho sa magnetické komponenty používajú aj v humanoidných robotoch na pohon motorov a poskytujú energiu pre pohyb robotov. Z hľadiska snímacích systémov dokážu magnetické komponenty presne snímať okolité prostredie a poskytnúť základ pre rozhodovanie robota. Z hľadiska riadenia pohybu môžu magnetické komponenty zabezpečiť presné a stabilné pohyby robota, poskytnúť dostatočný krútiaci moment a výkon a umožniť humanoidným robotom vykonávať rôzne zložité pohybové úlohy. Napríklad pri prenášaní ťažkých predmetov môže silný krútiaci moment zabezpečiť, aby robot mohol stabilne uchopovať a presúvať predmety.
2.2. Aplikácia kĺbových motorov
Súčasti permanentného magnetu magnetického rotora pre spoločný motor robota zahŕňajú otočný mechanizmus a prídržný mechanizmus. Otočný krúžok v otočnom mechanizme je pripojený k montážnej trubici cez nosnú dosku a vonkajší povrch je vybavený prvou montážnou drážkou na montáž prvého magnetického komponentu a komponentom na odvádzanie tepla je tiež poskytnutý na zlepšenie účinnosti odvádzania tepla. . Prídržný krúžok v prídržnom mechanizme je vybavený druhou montážnou drážkou na montáž druhého magnetického komponentu. Keď sa používa, prídržný mechanizmus môže byť pohodlne nastavený vo vnútri existujúceho kĺbového krytu motora cez prídržný krúžok a rotačný mechanizmus môže byť nastavený na existujúcom kĺbovom rotore motora cez montážnu rúrku a montážna rúrka je upevnená a obmedzená prídržný otvor. Drážka na odvádzanie tepla zväčšuje kontaktnú plochu s vnútornou povrchovou stenou existujúceho kĺbového krytu motora, takže prídržný krúžok môže účinne prenášať absorbované teplo do krytu motora, čím sa zlepšuje účinnosť odvádzania tepla. Keď sa montážna trubica otáča spolu s rotorom, môže poháňať rotujúci krúžok, aby sa otáčal cez nosnú dosku. Otočný krúžok urýchľuje odvod tepla cez prvý chladič a druhý chladič pripevnený na jednej strane teplovodivého pásu. Súčasne môže prúdenie vzduchu generované otáčaním rotora motora urýchliť odvod tepla vo vnútri motora cez port na odvádzanie tepla, čím sa udržiava normálne prevádzkové prostredie prvého magnetického bloku a druhého magnetického bloku. Okrem toho je prvý spojovací blok a druhý spojovací blok vhodný na inštaláciu a výmenu zodpovedajúceho prvého sedla v tvare L alebo druhého sedla v tvare L, takže prvý magnetický blok a druhý magnetický blok sa dajú pohodlne nainštalovať a vymenené podľa skutočnej situácie používania.
2.3. Aplikácia mikro robota
Magnetizáciou mikrorobota sa môže flexibilne otáčať a pohybovať sa v zložitom prostredí. Napríklad výskumníci z Pekinského technologického inštitútu skombinovali častice NdFeB s mäkkými silikónovými PDMS materiálmi, aby vytvorili mikromäkkého robota, a povrch pokryli biokompatibilnou hydrogélovou vrstvou, čím prekonali adhéziu medzi mikroobjektom a mäkkým hrotom robota, čím sa znížilo trenie medzi mikrorobotom a substrátom a zníženie poškodenia biologických cieľov. Magnetický pohonný systém pozostáva z dvojice vertikálnych elektromagnetov. Mikrorobot sa otáča a vibruje podľa magnetického poľa. Keďže je robot mäkký, dokáže flexibilne ohýbať svoje telo a vie sa flexibilne otáčať v zložitom rozdvojenom prostredí. A nielen to, mikrorobot dokáže manipulovať aj s mikro predmetmi. V hre „pohyb guľôčok“ navrhnutej výskumníkmi môže byť mikrorobot ovládaný magnetickým poľom cez vrstvy bludísk, aby „pohyboval“ cieľové guľôčky do cieľovej drážky. Táto úloha môže byť dokončená v priebehu niekoľkých minút. V budúcnosti plánujú výskumníci ďalej zmenšovať veľkosť mikrorobota a zlepšovať presnosť jeho ovládania, čo dokazuje, že mikrorobot má veľký potenciál pre intravaskulárnu operáciu.
3. Požiadavky robotov na magnetické komponenty
Hodnota jedného magnetického komponentu humanoidného robota je 3,52-krát vyššia ako hodnota magnetu NdFeB. Od magnetického komponentu sa vyžaduje, aby mal charakteristiky veľkého krútiaceho momentu, malej magnetickej deklinácie, malej veľkosti motora a vysokých požiadaviek na magnetický výkon jednotky. Môže byť vylepšený z jednoduchého magnetického materiálu na magnetický komponent.
3.1. Veľký krútiaci moment
Krútiaci moment synchrónneho motora s permanentným magnetom je ovplyvnený viacerými faktormi, medzi ktorými je jedným z kľúčových faktorov sila magnetického poľa. Materiál permanentného magnetu a optimalizovaná štruktúra magnetického obvodu v magnetickom komponente môžu zvýšiť silu magnetického poľa, čím sa zlepší výstupný moment motora. Napríklad veľkosť magnetickej ocele priamo ovplyvňuje silu magnetického poľa motora. Vo všeobecnosti platí, že čím väčšia je magnetická oceľ, tým väčšia je intenzita magnetického poľa. Väčšia intenzita magnetického poľa môže poskytnúť silnejšiu magnetickú silu, čím sa zvýši krútiaci moment motora. V humanoidných robotoch je potrebný väčší krútiaci moment na zvýšenie nosnosti na dokončenie rôznych zložitých úloh, ako je napríklad prenášanie ťažkých predmetov.
3.2. Malá magnetická deklinácia
Malá magnetická deklinácia môže znížiť chyby pohybu. Pri riadení pohybu humanoidných robotov sú presné pohyby rozhodujúce. Ak je magnetická deklinácia príliš veľká, výstupný krútiaci moment motora bude nestabilný, čo ovplyvní presnosť pohybu robota. Humanoidné roboty preto vyžadujú veľmi malé magnetické uhly deklinácie magnetických komponentov, aby sa zabezpečili presné pohyby robota.
3.3. Malá veľkosť motora
Konštrukcia humanoidných robotov zvyčajne musí brať do úvahy priestorové obmedzenia, takže veľkosť motora magnetického komponentu musí byť malá. Prostredníctvom rozumného dizajnu vinutia, optimalizácie štruktúry magnetického obvodu a výberu priemeru hriadeľa je možné zlepšiť hustotu krútiaceho momentu motora, čím sa dosiahne väčší výstup krútiaceho momentu pri znížení veľkosti motora. Vďaka tomu môže byť štruktúra robota kompaktnejšia a zlepšiť flexibilitu a prispôsobivosť robota.
3.4. Vysoké požiadavky na magnetický výkon jednotky
Magnetické materiály používané v humanoidných robotoch musia mať vysoký jednotkový magnetický výkon. Humanoidné roboty totiž potrebujú dosiahnuť efektívnu premenu energie a riadenie pohybu v obmedzenom priestore. Magnetické komponenty s vysokým jednotkovým magnetickým výkonom môžu poskytnúť silnejšiu silu magnetického poľa, vďaka čomu má motor vyššiu účinnosť a výkon. Vysoký jednotkový magnetický výkon zároveň môže znížiť veľkosť a hmotnosť magnetického komponentu, čím spĺňa požiadavky humanoidných robotov na nízku hmotnosť.
4. Budúci vývoj
Magnetické komponenty preukázali vynikajúcu hodnotu v mnohých oblastiach vďaka svojmu jedinečnému výkonu a vyhliadky na ich vývoj sú jasné. V priemyselnej oblasti je kľúčovou pomôckou pre presné polohovanie robota, efektívnu navigáciu, silné upnutie a adsorpciu, efektívne čistenie a detekciu a presné riadenie motora. Je nevyhnutný v rôznych typoch robotov, ako sú humanoidné roboty, spoločné motory a mikroroboty. S neustálym rozširovaním dopytu na trhu stúpajú aj požiadavky na vysokovýkonné magnetické komponenty. Podniky potrebujú neustále zlepšovať kvalitu produktov a technickú úroveň v procese vývoja, aby vytvorili produkty magnetických komponentov s vyšším výkonom a spoľahlivejšou kvalitou. Trhový dopyt a technologické reformy budú ďalej podporovať priemysel magnetických komponentov smerom k širšej budúcnosti.
Čas odoslania: 19. novembra 2024
