1. Vai trò của linh kiện từ tính trong robot
1.1. Định vị chính xác
Trong các hệ thống robot, cảm biến từ tính được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, trong một số robot công nghiệp, cảm biến từ tính tích hợp có thể phát hiện những thay đổi trong từ trường xung quanh theo thời gian thực. Khả năng phát hiện này có thể xác định chính xác vị trí và hướng của robot trong không gian ba chiều với độ chính xác đến từng milimet. Theo thống kê dữ liệu liên quan, lỗi định vị của robot được định vị bằng cảm biến từ tính thường nằm trong khoảng±5 mm, mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy cho robot thực hiện các nhiệm vụ có độ chính xác cao trong môi trường phức tạp.
1.2. Điều hướng hiệu quả
Các dải từ hoặc điểm đánh dấu từ tính trên mặt đất đóng vai trò là đường dẫn đường và đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động như kho bãi tự động, hậu cần và dây chuyền sản xuất. Lấy robot xử lý thông minh làm ví dụ, công nghệ sử dụng điều hướng dải từ tính tương đối hoàn thiện, chi phí thấp, định vị chính xác và đáng tin cậy. Sau khi đặt các dải từ trên dây chuyền vận hành, robot thông minh có thể xác định được lỗi giữa bản thân máy và đường theo dõi mục tiêu thông qua tín hiệu dữ liệu trường điện từ trên đường dẫn và hoàn thành công việc điều hướng vận chuyển máy thông qua tính toán chính xác và hợp lý và đo lường. Ngoài ra, điều hướng móng tay từ tính cũng là một phương pháp điều hướng phổ biến. Nguyên tắc ứng dụng của nó là tìm đường lái xe dựa trên tín hiệu dữ liệu từ tính mà cảm biến định vị nhận được từ đinh từ tính. Khoảng cách giữa các đinh từ không được quá lớn. Khi ở giữa hai đinh từ, robot xử lý sẽ ở trạng thái tính toán mã hóa.
1.3. Hấp phụ kẹp mạnh
Việc trang bị cho robot những kẹp từ tính có thể cải thiện đáng kể khả năng vận hành của robot. Ví dụ, kẹp từ GOUDSMIT của Hà Lan có thể dễ dàng lắp đặt trong dây chuyền sản xuất và có thể xử lý an toàn các sản phẩm sắt từ với sức nâng tối đa 600 kg. Kẹp gắp từ tính MG10 do OnRobot ra mắt có lực lập trình và được trang bị kẹp tích hợp cũng như cảm biến phát hiện bộ phận dành cho lĩnh vực sản xuất, ô tô và hàng không vũ trụ. Những kẹp từ tính này có thể kẹp hầu hết mọi hình dạng hoặc dạng phôi kim loại và chỉ cần một vùng tiếp xúc nhỏ để đạt được lực kẹp mạnh.
1.4. Phát hiện làm sạch hiệu quả
Robot làm sạch có thể làm sạch hiệu quả các mảnh kim loại hoặc các vật thể nhỏ khác trên mặt đất bằng cách hấp phụ từ tính. Ví dụ, robot làm sạch hấp phụ được trang bị một nam châm điện trong khe hình quạt để phối hợp với công tắc điều khiển hành trình, để khi khe hình quạt đi vào khu vực xác định trước, nam châm điện sẽ tắt, do đó chất thải kim loại các bộ phận rơi vào khe thu gom và cấu trúc chuyển hướng được cung cấp ở dưới cùng của khe hình quạt để thu gom chất thải. Đồng thời, cảm biến từ cũng có thể được sử dụng để phát hiện các vật kim loại trên mặt đất, giúp robot thích nghi tốt hơn với môi trường và phản ứng phù hợp.
1.5. Điều khiển động cơ chính xác
Trong các hệ thống như động cơ DC và động cơ bước, sự tương tác giữa từ trường và động cơ là rất quan trọng. Lấy vật liệu từ tính NdFeB làm ví dụ, nó có sản phẩm năng lượng từ tính cao và có thể cung cấp lực từ trường mạnh, nhờ đó động cơ robot có các đặc tính hiệu suất cao, tốc độ cao và mô-men xoắn cao. Ví dụ, một trong những vật liệu được Zhongke Sanhuan sử dụng trong lĩnh vực robot là NdFeB. Trong động cơ của robot, nam châm NdFeB có thể được sử dụng làm nam châm vĩnh cửu của động cơ để cung cấp lực từ trường mạnh, nhờ đó động cơ có đặc tính hiệu suất cao, tốc độ cao và mô-men xoắn cao. Đồng thời, trong cảm biến của robot, nam châm NdFeB có thể được sử dụng làm thành phần cốt lõi của cảm biến từ để phát hiện và đo lường thông tin từ trường xung quanh robot.
2. Ứng dụng của robot nam châm vĩnh cửu
2.1. Ứng dụng của robot hình người
Các lĩnh vực robot hình người mới nổi này yêu cầu các thành phần từ tính để thực hiện các chức năng như chuyển đổi điện áp và lọc EMC. Maxim Technology cho biết robot hình người cần các bộ phận từ tính để hoàn thành những nhiệm vụ quan trọng này. Ngoài ra, các bộ phận từ tính còn được sử dụng trong robot hình người để điều khiển động cơ và cung cấp năng lượng cho robot chuyển động. Về hệ thống cảm biến, các bộ phận từ tính có thể cảm nhận chính xác môi trường xung quanh và cung cấp cơ sở cho việc ra quyết định của robot. Về mặt điều khiển chuyển động, các bộ phận từ tính có thể đảm bảo chuyển động chính xác và ổn định của robot, cung cấp đủ mô-men xoắn và công suất, đồng thời cho phép robot hình người hoàn thành nhiều nhiệm vụ chuyển động phức tạp khác nhau. Ví dụ, khi mang vật nặng, mô-men xoắn mạnh có thể đảm bảo robot có thể nắm và di chuyển vật thể một cách ổn định.
2.2. Ứng dụng của động cơ khớp
Các bộ phận nam châm vĩnh cửu của rôto từ cho động cơ khớp của robot bao gồm cơ cấu quay và cơ cấu giữ. Vòng quay trong cơ cấu quay được kết nối với ống lắp thông qua một tấm đỡ và bề mặt bên ngoài có rãnh lắp đầu tiên để lắp bộ phận từ tính đầu tiên, đồng thời bộ phận tản nhiệt cũng được cung cấp để cải thiện hiệu quả tản nhiệt . Vòng giữ trong cơ cấu giữ được cung cấp một rãnh lắp thứ hai để lắp thành phần từ tính thứ hai. Khi sử dụng, cơ cấu giữ có thể được đặt thuận tiện bên trong vỏ động cơ khớp hiện có thông qua vòng giữ và cơ cấu quay có thể được đặt trên rôto động cơ khớp hiện có thông qua ống lắp và ống lắp được cố định và hạn chế bởi lỗ giữ. Rãnh tản nhiệt làm tăng diện tích tiếp xúc với thành bề mặt bên trong của vỏ động cơ khớp hiện có, để vòng giữ có thể truyền nhiệt hấp thụ đến vỏ động cơ một cách hiệu quả, từ đó cải thiện hiệu quả tản nhiệt. Khi ống lắp quay cùng với rôto, nó có thể điều khiển vòng quay quay qua tấm đỡ. Vòng xoay tăng tốc độ tản nhiệt thông qua tản nhiệt thứ nhất và tản nhiệt thứ hai cố định ở một bên của dải dẫn nhiệt. Đồng thời, luồng không khí được tạo ra do chuyển động quay của rôto động cơ có thể đẩy nhanh quá trình phóng nhiệt bên trong động cơ thông qua cổng tản nhiệt, duy trì môi trường hoạt động bình thường của khối từ thứ nhất và khối từ thứ hai. Hơn nữa, khối kết nối thứ nhất và khối kết nối thứ hai thuận tiện cho việc lắp đặt và thay thế ghế hình chữ L thứ nhất tương ứng hoặc ghế hình chữ L thứ hai, để khối từ thứ nhất và khối từ thứ hai có thể được lắp đặt thuận tiện và thay thế theo tình hình sử dụng thực tế.
2.3. Ứng dụng robot siêu nhỏ
Bằng cách từ hóa robot siêu nhỏ, nó có thể xoay và di chuyển linh hoạt trong môi trường phức tạp. Ví dụ, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Bắc Kinh đã kết hợp các hạt NdFeB với vật liệu PDMS silicon mềm để tạo ra một robot siêu mềm và phủ lên bề mặt một lớp hydrogel tương thích sinh học, khắc phục sự bám dính giữa vật thể siêu nhỏ và đầu mềm của robot, làm giảm ma sát giữa robot siêu nhỏ và chất nền, đồng thời giảm thiệt hại cho các mục tiêu sinh học. Hệ thống truyền động từ bao gồm một cặp nam châm điện thẳng đứng. Robot siêu nhỏ quay và rung theo từ trường. Vì robot mềm nên có thể uốn cong cơ thể một cách linh hoạt và có thể xoay người linh hoạt trong môi trường phân nhánh phức tạp. Không chỉ vậy, robot siêu nhỏ còn có thể thao tác với các vật thể siêu nhỏ. Trong trò chơi “di chuyển hạt” do các nhà nghiên cứu thiết kế, robot siêu nhỏ có thể được điều khiển bằng từ trường, xuyên qua các lớp mê cung để “di chuyển” các hạt mục tiêu vào rãnh đích. Nhiệm vụ này có thể được hoàn thành chỉ trong vài phút. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch giảm hơn nữa kích thước của robot siêu nhỏ và cải thiện độ chính xác điều khiển của nó, điều này chứng tỏ rằng robot siêu nhỏ có tiềm năng lớn cho hoạt động nội mạch.
3. Yêu cầu về robot đối với các bộ phận từ tính
Giá trị của một thành phần từ tính duy nhất của robot hình người gấp 3,52 lần so với nam châm NdFeB. Thành phần từ tính được yêu cầu phải có các đặc tính của mô-men xoắn lớn, độ suy giảm từ tính nhỏ, kích thước động cơ nhỏ và yêu cầu hiệu suất từ tính đơn vị cao. Nó có thể được nâng cấp từ một vật liệu từ tính đơn giản thành một sản phẩm có thành phần từ tính.
3.1. mô-men xoắn lớn
Mô-men xoắn của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó cường độ từ trường là một trong những yếu tố then chốt. Vật liệu nam châm vĩnh cửu và cấu trúc mạch từ được tối ưu hóa trong thành phần từ tính có thể làm tăng cường độ từ trường, từ đó cải thiện công suất mô-men xoắn của động cơ. Ví dụ, kích thước của thép từ tính ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ từ trường của động cơ. Nói chung, thép từ tính càng lớn thì cường độ từ trường càng lớn. Cường độ từ trường lớn hơn có thể cung cấp lực từ mạnh hơn, do đó làm tăng công suất mô-men xoắn của động cơ. Ở robot hình người, cần có mô-men xoắn lớn hơn để tăng khả năng chịu tải nhằm hoàn thành nhiều nhiệm vụ phức tạp khác nhau, chẳng hạn như mang vật nặng.
3.2. Độ suy giảm từ tính nhỏ
Một độ lệch từ nhỏ có thể làm giảm lỗi chuyển động. Trong điều khiển chuyển động của robot hình người, chuyển động chính xác là rất quan trọng. Nếu độ lệch từ quá lớn, mômen đầu ra của động cơ sẽ không ổn định, từ đó ảnh hưởng đến độ chính xác chuyển động của robot. Vì vậy, robot hình người yêu cầu góc lệch từ rất nhỏ của các bộ phận từ tính để đảm bảo chuyển động chính xác của robot.
3.3. Kích thước động cơ nhỏ
Thiết kế của robot hình người thường phải tính đến giới hạn về không gian nên kích thước động cơ của bộ phận từ tính yêu cầu phải nhỏ. Thông qua thiết kế cuộn dây hợp lý, tối ưu hóa cấu trúc mạch từ và lựa chọn đường kính trục, mật độ mô-men xoắn của động cơ có thể được cải thiện, nhờ đó đạt được công suất mô-men xoắn lớn hơn đồng thời giảm kích thước của động cơ. Điều này có thể làm cho cấu trúc của robot nhỏ gọn hơn và cải thiện tính linh hoạt cũng như khả năng thích ứng của robot.
3.4. Yêu cầu hiệu suất từ tính đơn vị cao
Vật liệu từ tính được sử dụng trong robot hình người cần phải có hiệu suất từ tính cao. Điều này là do robot hình người cần đạt được khả năng chuyển đổi năng lượng và kiểm soát chuyển động hiệu quả trong một không gian hạn chế. Các thành phần từ tính có hiệu suất từ tính đơn vị cao có thể cung cấp lực từ trường mạnh hơn, làm cho động cơ có hiệu suất và hiệu suất cao hơn. Đồng thời, hiệu suất từ tính đơn vị cao cũng có thể giảm kích thước và trọng lượng của bộ phận từ tính, đáp ứng yêu cầu về trọng lượng nhẹ của robot hình người.
4. Sự phát triển trong tương lai
Các thành phần từ tính đã cho thấy giá trị tuyệt vời trong nhiều lĩnh vực nhờ hiệu suất độc đáo và triển vọng phát triển của chúng rất tươi sáng. Trong lĩnh vực công nghiệp, nó là công cụ hỗ trợ chính để định vị robot chính xác, điều hướng hiệu quả, kẹp và hấp phụ mạnh, làm sạch và phát hiện hiệu quả cũng như điều khiển động cơ chính xác. Nó không thể thiếu trong các loại robot khác nhau như robot hình người, động cơ khớp và robot siêu nhỏ. Với nhu cầu thị trường không ngừng mở rộng, yêu cầu về các bộ phận từ tính hiệu suất cao cũng ngày càng tăng. Doanh nghiệp cần liên tục nâng cao chất lượng sản phẩm và trình độ kỹ thuật trong quá trình phát triển để tạo ra các sản phẩm linh kiện từ tính có hiệu suất cao hơn và chất lượng đáng tin cậy hơn. Nhu cầu thị trường và cải cách công nghệ sẽ thúc đẩy hơn nữa ngành công nghiệp linh kiện từ tính hướng tới một tương lai rộng lớn hơn.
Thời gian đăng: 19-11-2024
