Основна примена на хибридни чекорни мотори во роботски раце

1. Зглобен погон на роботска рака

Во структурите на роботските раце со повеќе зглобови, хибридните чекорни мотори се основниот извор на енергија за движење на ротацијата на секој зглоб. Ротациониот хибриден чекорен мотор од серијата MDS/MMD-20, лансиран од MTL во Јапонија, е специјално дизајниран за крајот на роботските раце. Структурата со низа оски поддржува насочување на кабли за алатки како што се држачи, пиштоли за заварување и визуелни камери, подобрувајќи ја флексибилноста на движењето и способноста против пречки. Погодна е за 3C електронско прецизно склопување, микрооперација на медицинска опрема и други сценарија. Ултра малата шуплива структура им овозможува на воздушните цевки, каблите и оптичките влакна директно да минуваат низ оската на моторот, поедноставувајќи го дизајнот на зглобот на роботската рака и намалувајќи ги надворешните пречки на жиците. Со MTL енкодерот, може да се постигне системска точност од ± 60“, исполнувајќи ги строгите барања на роботите со повеќе степени на слобода за точност на повторено позиционирање.

За компактни зглобни погони на хуманоидни роботи, производители како што е Vic Tech Motor лансираа интегрирани функционални единици кои комбинираат мотори, интегрирани чекорни менувачи и енкодери со висока резолуција за да го ослободат максималниот потенцијал за перформанси со минимално зафаќање простор.

2. Прецизна контрола на крајниот ефектор (механички држач)

Како „рака“ на роботска рака, перформансите на механичката фаќалка директно ја одредуваат точноста и ефикасноста на индустриската автоматизација. Електричната фаќалка е управувана од серво/чекорен мотор, а нејзината основна предност е исклучително силната контрола - отскокот на отворање и затворање, силата на стегање и работната брзина можат прецизно да се прилагодат, прилагодувајќи се на потребите за безбедно работење на колаборативните роботи. Може да извршува фини операции како што се 3C електронско прецизно склопување, фармацевтско стерилно сортирање и ракување со кршливи предмети, и е најбрзо растечката категорија на пазарот во последниве години.

Со погон на серво/чекорен мотор, контрола со затворена јамка и прилагодлива сила/позиција како јадро, хибридната држачка управувана од чекорен мотор ја заменува пневматската држачка, постигнувајќи прецизност, флексибилност и програмабилно држење. Точноста на повторено позиционирање може да достигне ниво од ± 0,01 mm и може да држи работни парчиња со тежина од 0,1 g до над 10 kg. Со користење на технологијата за контрола на вртежниот момент на чекорниот мотор, максималната сила на стегање може да се постави според реалните потреби за да се осигури дека фатениот предмет нема да се оштети.

3. Контрола на движењето на хуманоидните роботи

Кај хуманоидните роботи, хибридните чекорни мотори влегуваат во поширок спектар на полиња за контрола на движењето. Хибридните чекорни мотори со повратна информација за позицијата имаат природни предности во активирањето на прстите на роботот, движењата на главата и вратот и прилагодувањето на торзото, овозможувајќи прецизна контрола на движењето под степен и се погодни за фино изразување на движењето на прстите и рацете. Во споредба со другите моторни решенија, хибридните чекорни мотори постигнуваат идеална рамнотежа помеѓу цената, перформансите и сложеноста, што ги прави особено погодни за дизајни на хуманоидни роботи кои бараат движење слично на човекот, но не можат да си дозволат висока цена на врвните серво мотори.

4. Лабораториска автоматизација и прецизно ракување со роботска рака

Во областите на научните истражувања и лабораториската автоматизација, роботските раце управувани од хибридни чекорни мотори се широко користени за задачи како што се мешање на хемикалии, подготовка на примероци, тестирање на чипови и прецизно пипетирање. Тие исто така добро функционираат во сценарија со висока прецизност како што се микропумпи, мерење на течности и контрола со оптички сензори.

5. Прецизна машинска обработка и адитивно производство

Истражувањата на „Фронтиер“ покажуваат дека технологијата на хибриден погон може да се примени и во областа на прецизната обработка на роботи. Концептот на хибриден погон, развиен заеднички од „Сименс“ и институтот „Фраунхофер IFAM“, интелигентно комбинира два различни типа на погонски системи во една преносна единица, овозможувајќи им на роботите со шест оски да одржуваат стабилност и минимални вибрации при високи стапки на напојување, приближувајќи се до точноста на обработката на традиционалните машински алатки. Оваа технологија им овозможува на роботите истовремено да вршат адитивно производство (3D печатење) и суптрактивно производство (глодање), постигнувајќи редење и завршна обработка на материјали во истиот систем.

Клучни точки на избор

При избор на хибриден чекорен мотор за роботска рака, програмерите треба да се фокусираат на следниве аспекти:

Големина на основата:Вообичаени големини на рамки за хибридни чекорни мотори вклучуваат NEMA 8 (20 mm), NEMA 11 (28 mm), NEMA 14 (35 mm), NEMA 17 (42 mm) итн. Изберете ја соодветната големина на рамката врз основа на ограничувањата на просторот за зглобовите или прстите на роботската рака.

Одржувајте го вртежниот момент:За зглобниот погон е потребен 0,1-0,5N · m, за крајниот држач е потребен 0,0058-0,3N · m, а ракувањето со роботски раце може да бара поголем вртежен момент. При изборот, на основата за пресметка на оптоварувањето треба да се додаде фактор на безбедност од 30% до 50%.

Агол на чекор и точност:Стандардниот мотор од 1,8° ротира 200 чекори по вртење, а моторот од 0,9° ротира 400 чекори по вртење. Со погонот за поделба, може да се постигне поголема точност на микрочекорите. Во исто време, обрнете внимание дали точноста на запирањето го исполнува условот од ± 3 лачни минути.

Кодер и контрола со затворена јамка:Решение за хибриден чекорен мотор со затворена јамка со интегриран енкодер, кое фундаментално го решава проблемот со губење на чекорот преку повратна информација за позицијата во реално време. Возачот треба да поддржува вообичаени индустриски протоколи за fieldbus (како што се Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP) за да се олесни интеграцијата со постојните архитектури за автоматизација.

Дизајн на шупливо вратило:За крајни ефектори кои бараат инсталација на вакуумски цевководи, кабли или оптички влакна, може да се користи хибриден чекорен мотор со шупливо вратило за поедноставување на структурниот дизајн и зголемување на флексибилноста на движењето.

Прилагодливост кон животната средина:Врз основа на работната средина на роботската рака, проценете го нивото на заштита и опсегот на температурна отпорност на моторот за да се осигурате дека ги исполнува реалните работни услови.

Идни трендови во развојот

Гледано напред, примената на хибридни чекорни мотори во роботски раце ќе ги претстави следните главни насоки:

Интеграција во затворена јамка:Решението на високоинтегрирачки енкодери, драјвери и мотори ќе стане мејнстрим. Производот постигнува контрола во затворена јамка без батерија или одржување преку вграден механички апсолутен енкодер, без потреба од прилагодување на засилувањето и поддржува различни индустриски мрежи како што се EtherCAT и Profinet.

Ултра минијатуризација:Со зголемената побарувачка за компактен дизајн во вешти раце и колаборативни роботи, помалите хибридни чекорни мотори ќе продолжат да се појавуваат, дополнително проширувајќи ги степените на слобода на роботските раце.

Фузија на вештачка интелигенција и интелигенција:Длабоката интеграција на хибридните чекорни мотори со визија и перцепција на сила со вештачка интелигенција овозможува автономно прилагодување и избегнување на пречки на роботските раце врз основа на повратни информации во реално време, подобрувајќи ја безбедноста на соработката човек-машина. Хибридниот мотор со затворена јамка може да идентификува абнормален отпор и соодветно да го прилагоди излезот, фундаментално избегнувајќи го ризикот од механичко оштетување предизвикано од неможноста на традиционалните чекорни мотори да детектираат надворешни пречки.

Заклучок

Иако хибридниот чекорен мотор е компактен по големина, тој игра незаменлива клучна улога во современите роботски раце поради неговите сеопфатни предности како што се високопрецизно позиционирање, компактна структура, сигурност во затворена јамка, заштеда на енергија и заштита на животната средина. Од погон со повеќе зглобови, држач на краеви, хуманоиден робот до опрема за прецизна машинска обработка, хибридниот чекорен мотор постави солидна основа за прецизност, агилност и интелигенција на роботските раце во контролата на движењето. Според извештаите за истражување на пазарот, се очекува глобалните приходи од пазарот на хибридни чекорни мотори да достигнат приближно 126,5 милиони долари во 2025 година и се очекува да одржат стабилен раст до 2032 година. Со континуираната експанзија на глобалната роботска индустрија, побарувачката за хибридни чекорни мотори ќе се зголеми дополнително, носејќи повеќе иновативни можности во индустријата за контрола на движењето.

За инженерите ангажирани во истражување и развој на роботи, интеграција на системи за автоматизација или дизајн на интелигентни уреди, длабокото разбирање на техничките карактеристики и методите за избор на хибридни чекорни мотори ќе помогне во создавање производи со роботска рака со поголема прецизност, покомпактни и поинтелигентни димензии и ќе ја искористат можноста во жестоката пазарна конкуренција.