El motor és un component clau del sistema d’actuador del robot i és responsable del moviment i el control del robot. A partir de principis electromagnètics, els motors converteixen l’energia elèctrica en energia mecànica, que al seu torn potencia el moviment físic del robot. Avui en dia, els robots poden realitzar operacions que van des de la filatura de rodes simples fins a cirurgies mèdiques molt complexes, un procés que sol ser controlat per controladors de robot, que envien senyals de control als motors amb l’objectiu de realitzar aquestes accions. Com a resultat, els motors seleccionats en un robot i les seves solucions d’accionament determinen en gran mesura la precisió, la velocitat, el parell i altres atributs de rendiment importants del robot.
Tipus de motors utilitzats en robots
Hi ha diversos tipus de motors que s’utilitzen en robots, com ara motors de corrent continu, servo motors i motors pas a pas, etc. Cadascun d’aquests motors té funcions úniques per a diverses aplicacions.
1. DC Motors
Els motors de corrent directe (DC) són molt el tipus de motors que s’utilitzen en la robòtica, són senzills d’utilitzar i controlar i tenen un bon ventall de velocitats. Els motors de corrent continu es classifiquen en tipus raspallats i sense raspalls.
Motors de corrent continu: aquests motors consisteixen en una armadura giratòria, un stator fix i un commutador. Els pinzells estan en contacte físic amb el commutador i, per tant, aquest tipus de motor és relativament fàcil de controlar. Tot i això, els pinzells han de ser substituïts de tant en tant a mesura que es desgasten amb el pas del temps, donant lloc a majors costos de manteniment.
Motors de corrent continu: els motors de corrent continu (BLDC) són un exemple de tipus de motor que utilitza commutació electrònica. Utilitzen un controlador per canviar la direcció del corrent en lloc d’utilitzar pinzells. Com que els motors BLDC eliminen els pinzells i les úniques parts que es desgasten són els coixinets, tenen un millor rendiment, un soroll elèctric inferior i una major fiabilitat. En comparació, els motors de corrent continu sense escombretes són més eficients, més fiables i tenen una vida útil més llarga que els motors raspallats, però els motors de corrent continu sense pinzell requereixen un sistema de control de maquinari/programari per obtenir una regulació adequada de la velocitat i el parell, i pot tenir un cost més elevat que els motors raspallats .
2, motor de servo
Els servo motors consisteixen en un motor de corrent continu, caixa de canvis, potenciòmetre i circuits de control i són coneguts per la seva precisió. La posició d’un servo motor es pot controlar amb molta precisió mitjançant senyals de modulació d’amplada de pols (PWM), cosa que el fa especialment adequat per a aplicacions que requereixen un control de moviment precís.
3, Motor de pas
Els motors pas a pas funcionen de manera diferent de DC Motors i Servo Motors, ja que proporcionen un control excel·lent de la posició i la velocitat amb una alta precisió del moviment. Els motors pas a pas utilitzen un esquema de control digital que proporciona un parell elevat a baixes velocitats, cosa que els fa ideals per a aplicacions que requereixen que la càrrega es mantingui en una posició específica durant un període de temps prolongat.
Estic segur que us heu adonat que rarament veieu motors de CA que s’utilitzen en robòtica. Hi ha diverses raons principals per a aquest fenomen:
Primer,El control és complicat. Els motors de corrent continu són relativament senzills de controlar; Proporcionen un corrent constant i estable, cosa que facilita la gestió de la velocitat, el parell i la direcció. Servo Motors i Stepper Motors també són dispositius de corrent continu que proporcionen un control superior de la posició, la velocitat i l’acceleració. Els motors de CA, en canvi, han de confiar en la freqüència de l’alimentació de CA per controlar els paràmetres del motor, cosa que els fa complexos per gestionar en termes de velocitat i parell.
Segon,L’alimentació elèctrica és ineficient. La majoria dels sistemes robòtics utilitzen les bateries com a font d’energia primària, proporcionant energia de corrent continu. Els components addicionals són necessaris per convertir DC en CA, cosa que augmenta la complexitat del sistema de control del motor d’una banda i redueix l’eficiència de potència de l’altra.
Tercer,No hi ha avantatge en la mida i el pes. DC Motors, especialment els motors de DC sense escombretes, poden proporcionar una elevada proporció de parell-pes, cosa que els fa més adequats per a aplicacions de robot mòbil. Minimitzar el pes és una consideració crítica en les aplicacions de robòtica mòbil. Els motors de CA, especialment els motors d’inducció, solen ser més pesats per a la mateixa sortida d’energia.
Malgrat aquestes mancances, els motors de CA de vegades s’utilitzen en alguns robots industrials per a tasques específiques que requereixen una gran potència i velocitat en lloc de precisió alta. Per exemple, els motors d’inducció de CA es poden utilitzar per conduir cinturons transportadores en línies de producció automatitzades de fàbriques.
El futur de les unitats de motor robot
L’electrònica del motor s’allunya dels armaris de control i s’integren directament a les juntes de robot, reduint notablement el pes del robot, la complexitat del cablejat i els costos del sistema Aquesta tendència és que els fabricants de components impulsen solucions que permetin una integració més funcional en paquets IC més reduïts. Al mateix temps, les restriccions espacials també requereixen una major densitat de potència i eficiència de potència per a unitats i controls de motors. Els FET de GaN amb controladors de porta integrats poden augmentar l'eficiència de potència fins a més del 99% per a solucions de control de motor i control en robots de propera generació.
LMG3422R050 de Texas Instruments és un FET de GaN de 600V amb controlador integrat i protecció. El dispositiu integra un controlador de silici i en comparació amb els enfocaments tradicionals de porta comuna, aquesta arquitectura proporciona un rendiment de commutació superior amb velocitats de commutació de fins a 150V/ns. A més, aquest controlador integrat protegeix el dispositiu GaN de sobrecurrent, curtcircuit, infravaltatge i sobreescalfament.
Les aplicacions de robòtica s’han expandit des de la fabricació fins a indústries com els cotxes de consum, mèdic i fins i tot auto-conducció, i a continuació veurem més oportunitats per a la robòtica i el control del motor en nous i innovadors investigadors d’aplicacions de la Universitat de Stanford recentment van inventar una manera de millorar el rendiment de motors elèctrics mitjançant un nou tipus d’actuador que els permet realitzar moviments dinàmics de manera més eficient. Amb motors més eficients, els robots podran viatjar més lluny i realitzar més tasques, i un robot pot fins i tot poder córrer durant tot el dia, més que només durant una hora o dues abans de necessitar ser recarregat, obrint encara més escenaris d’aplicació Per al futur de la robòtica!
Segons la previsió i l’anàlisi de Allied Market Research, la mida del mercat global de la robòtica es va estimar a 62.75 mil milions de dòlars el 2019 i s’espera que arribi als 189.36 mil milions de dòlars el 2027, creixent a un CAGR del 13,5% del 2020 al 2027
A la indústria sanitària, per tal que els robots quirúrgics funcionin correctament, han d’utilitzar solucions avançades de control de motors i control que permetin moviments de precisió per tal de realitzar operacions quirúrgiques complexes i precises a més de BLDC, servo motors i motors pas a pas seran cada cop més S'utilitza en robots industrials de nova generació a causa del seu control precís, la producció de parell elevat i el temps de resposta ràpida.
Una vegada que les àrees d’aplicació i mercats d’aplicació separats, la robòtica, les unitats de motor i els controls ara s’entrellacen cada cop més en el mateix sistema modular i les solucions de motor escalables són cada cop més populars al mercat de motors de robòtica industrial i ofereixen opcions de personalització flexibles per complir els diferents requisits d’aplicació modulars Motor Motor Motor Les plataformes es poden integrar fàcilment en diferents sistemes robòtics i escalar-se segons sigui necessari, proporcionant avantatges de costos importants per al desplegament de robot de propera generació.
La demanda de mercat de Robot Motors està creixent significativament, impulsada per l’automatització industrial i l’adopció ràpida a les indústries. Segons la investigació de la indústria, el mercat global de robots Motors es va valorar en 12.27 mil milions de dòlars el 2022 i es preveu que creixi a un CAGR del 22,44% durant el període de 2023 a 2028, fins arribar als 41.36 mil milions de dòlars el 2028 impulsat per la cerca contínua de la indústria. Per a alta eficiència, productivitat i seguretat, la nova generació de robots equipats amb motor avançat
Les aplicacions creixeran per ampliar encara més les àrees d’aplicació de robots, a més de seleccionar un motor que optimitzi el rendiment i l’eficiència del robot, les solucions de control i control de motors i de control de motors flexibles, eficients i rendibles també tenen un paper clau.