По мере стремительного развития производственных технологий в сторону цифровизации и интеллектуализации, робототехническая отрасль продолжает эволюционировать, внедряя инновации, которые повышают уровень автоматизации в различных сферах. От бытовых роботов-уборщиков и промышленных манипуляторов до специализированных сварочных роботов и передовых шагающих роботов — эти машины становятся все более неотъемлемой частью повседневной жизни и производства. В основе робототехнических систем особую важность имеют такие ключевые компоненты, как двигатели суставов роботов, гармонические редукторы и приводы.

Интеграция двигателя, управляющих схем и сенсорных модулей в единую систему повышает эффективность, гибкость и надежность. Исследования модулей двигателей суставов позволяют упростить конструкцию роботов, обеспечивая модульное повторное использование, упрощенную интеграцию систем, а также сокращение времени и затрат на разработку. Такой подход гарантирует большую адаптивность и простоту обслуживания.

Внутри «тела» робота модуль сустава выполняет роль жизненно важного «сустава», а бесщеточный моментный двигатель служит его ключевым «сердцем». Как правило, эти двигатели являются бесщеточными (хотя могут использоваться также шаговые или серводвигатели), причем безрамные моментные двигатели особенно выделяются благодаря высокому соотношению диаметра к длине и увеличенному количеству магнитных полюсов.

Почему бесщеточные двигатели идеально подходят для модулей суставов

Бесщеточные моментные двигатели работают с использованием датчиков положения ротора для определения ориентации магнитных полюсов, передавая сигналы контроллеру. Контроллер обрабатывает эти сигналы, активируя силовые ключи инвертора для подачи напряжения на обмотки статора, создавая необходимый крутящий момент. Эта сложная система управления обеспечивает множество функций:

• Точное управление двигателем (прямое/обратное вращение, торможение)

• Регулировка напряжения на основе ШИМ для управления скоростью в разомкнутом контуре

• Замкнутый контур регулировки скорости и тока для оптимизации динамических и статических характеристик

• Защита от неисправностей (например, от короткого замыкания и перегрузки по току) для стабильной работы

Бесщеточный моментный двигатель постоянного тока с безрамной конструкцией отличается отсутствием традиционной рамы. В отличие от обычных двигателей, он не имеет вала, подшипников, корпуса и крышек, сохраняя только ротор и статор. Ротор, обычно представляющий собой внутреннее кольцо с постоянными магнитами, монтируется непосредственно на вал машины, а статор, состоящий из слоистой стали и медных обмоток, интегрируется в корпус машины. Такая компактная конструкция максимально эффективно использует пространство, что является ключевым преимуществом для ограниченных по размерам суставов роботов.

Применение бесщеточных моментных двигателей в робототехнике

Сегодня бесщеточные моментные двигатели широко используются в суставах роботов, обеспечивая:

Гуманоидным роботам возможность реалистичного движения конечностей

Коллаборативным роботам (коботам) выполнение высокоточных задач, таких как сборка

Экзоскелетным роботам помощь пользователям с ограниченной подвижностью

Будучи основой модулей суставов роботов, бесщеточные моментные двигатели способствуют технологическому прогрессу, позволяя роботам преуспевать в самых разных областях. Их уникальные преимущества — компактность, точность и надежность — продолжают расширять горизонты робототехнических инноваций.