Motor Tanpa Berus untuk Robotik: Ketumpatan Tork, Cogging dan Penyepaduan Tersuai

Seorang jurutera R&D pernah memberitahu kami bahawa motor tanpa berus yang berprestasi cantik pada bangku ujian dron terhenti dalam beberapa minit pada lengan robot. Puncanya bukan kekurangan kuasa. Ia adalah ketidakpadanan antara spesifikasi tork berterusan yang digunakan oleh pembina dron dan profil tork berkelajuan rendah, memegang tinggi yang diminta oleh sambungan robot. Motor tanpa berus untuk robotik mesti memegang kedudukan menentang graviti, bergerak dengan lancar pada 20 RPM dan bertahan dengan kitaran mula-henti yang kerap tanpa kerosakan haba. Itu adalah landskap spesifikasi yang sama sekali berbeza.

Jurutera perolehan sering melakukan kesilapan yang sama: mereka memilih motor berdasarkan RPM tanpa beban tertinggi dalam katalog, kemudian mendapati tork berterusan pada kelajuan sambungan sebenar berkurangan. Hasilnya ialah reka bentuk semula yang menelan belanja berbulan-bulan.

Apa yang Mentakrifkan Motor Tanpa Berus untuk Robotik?

Motor tanpa berus untuk robotik ialah mesin segerak tiga fasa yang direka bentuk untuk ketumpatan tork tinggi, tork cogging rendah dan maklum balas kedudukan gelung tertutup dan bukannya untuk RPM tanpa beban puncak.

Perbezaannya menjadi jelas apabila anda membandingkan motor dron pendorong dengan penggerak bersama. Motor dron dipilih untuk tujahan kepada berat pada RPM tinggi. Motor sendi robot dipilih untuk tork berterusan pada kelajuan rendah, selalunya dengan kotak gear harmonik mengurangkan kelajuan output kepada 20-60 RPM sambil mendarabkan tork. Parameter kritikal ialah ketumpatan tork (Nm per kilogram jisim motor), tork cogging (penahan magnet yang menyebabkan putaran tidak sekata), dan fleksibiliti belitan.

Penggulungan dan pengekod juga diputuskan di peringkat aplikasi. Motor yang berfungsi untuk paksi pergelangan tangan 24 VDC mungkin memerlukan penggulungan 310 VDC untuk paksi pinggang yang berat dan jenis pengekod mesti sepadan dengan input pengawal. Ini bukan pilihan katalog; mereka adalah pilihan kejuruteraan.

Mengapa Tork Berterusan pada Kelajuan Rendah Mendahului RPM Tanpa Beban

Tork berterusan pada RPM rendah menentukan sama ada robot boleh memegang muatan; kelajuan maksimum pada lembaran data tidak.

Graviti sentiasa bertindak pada motor, walaupun apabila lengan tidak bergerak. Paksi pergelangan tangan yang membawa alat seberat 2 kg memerlukan kira-kira 0.5 hingga 1.5 Nm tork berterusan pada 50-100 RPM untuk memegang alat itu stabil. Paksi siku memerlukan 3-8 Nm. Paksi bahu yang mengendalikan muatan penuh mungkin memerlukan 15-40 Nm. Kelajuan tanpa beban 6000 RPM adalah tidak relevan di sini kerana sambungan tidak pernah beroperasi berhampiran kelajuan itu.

Memadankan Platform Motor dengan Seni Bina Bersama Robotik

Seni bina bersama harus menentukan rangka motor dan kotak gear, bukan sebaliknya.

Sambungan bahu beban tinggi mendapat manfaat daripada motor gear harmonik, yang menawarkan tindak balas sifar dan ketumpatan tenaga yang tinggi. Jiangsu Retek Motion Co., Ltd. (Retek Motion) menawarkan motor gear harmonik 200 Nm yang sesuai dengan bahu dan paksi pinggang yang berat. Muatan sederhana pada lengan kolaboratif dan manipulator mudah alih berfungsi dengan baik dengan motor gear 60 Nm. Untuk robotik perubatan yang padat, dipasang di bahu, motor tanpa berus 42 mm pelari dengan kepala gear memberikan ketumpatan kuasa dalam sampul kecil.

Motor Gear Harmonik 200 Nm untuk Sendi Robot Tugas Berat Motor ini memberikan tork 200 Nm dengan sifar tindak balas, menjadikannya sesuai untuk bahu dan paksi pinggang yang berat dalam robot yang memerlukan kedudukan yang tepat dan boleh berulang. Lihat Produk →

Motor Gear 60 Nm untuk Robot dan Manipulator Kerjasama Dengan tork berkadar 60 Nm, motor gear ini sesuai dengan lengan kolaboratif muatan sederhana dan manipulator mudah alih, memberikan prestasi yang boleh dipercayai untuk pelbagai tugas robotik. Lihat Produk →

Motor Tanpa Brushless Outrunner 42mm dengan Kepala Gear untuk Robotik Perubatan Motor kompak 42mm outrunner tanpa berus dengan kepala gear ini menawarkan tork tinggi dan kawalan tepat, sesuai untuk aplikasi robotik perubatan yang dipasang di bahu. Lihat Produk →

Kotak gear harmonik menawarkan tindak balas sifar, yang diperlukan untuk kedudukan berulang. Kotak gear planet adalah lebih murah dan bertolak ansur dengan beban impak dengan lebih baik, jadi ia sesuai dengan roda robot mudah alih yang melanda jalan dan tanjakan. Rangka motor mengikut pilihan kotak gear, bukan sebaliknya.

Gunakan senarai semak ini apabila menilai mana-mana motor calon untuk sambungan robot:

• Periksa tork berterusan pada kelajuan operasi, bukan tork puncak pada kelajuan sifar.
• Ukur tork cogging dengan nisbah kotak gear digunakan.
• Sahkan penarafan IP sepadan dengan keadaan pencucian atau pendedahan habuk.
• Sahkan maklum balas pengekod serasi dengan pengawal robot.
• Nilaikan laluan terma melalui perumah kotak gear.

Perbandingan Ketumpatan Tork Merentas Saiz Bingkai BLDC

Bingkai yang lebih besar tidak selalu menghasilkan tork yang lebih boleh digunakan secara berkadar, kerana faktor isian belitan dan pelesapan haba berubah dengan diameter dan panjang paksi.

Garisan DC tanpa berus Retek Motion menjangkau dari 28 mm hingga 130 mm. Nilai tork berterusan yang mewakili dalam siri 24 VDC ialah kira-kira 0.4 Nm untuk motor 42 mm, 0.8 Nm untuk 57 mm, 1.6 Nm untuk 76 mm, 2.2 Nm untuk 80 mm, 3.5 Nm untuk 100 mm, dan 6.5 Nm untuk 130 mm. Perkembangan lebih dekat kepada hubungan padu dengan diameter pemutar, itulah sebabnya pemilihan saiz bingkai adalah terutamanya masalah reka bentuk terma.

Perkara yang Perlu Diperhatikan dalam Pembekal Motor Robotik

Fleksibiliti kejuruteraan dan integrasi pembuatan menegak lebih penting daripada keluasan katalog, kerana kebanyakan sambungan robot memerlukan projek motor tersuai.

Retek Motion telah mereka bentuk dan membina motor DC tanpa berus secara dalaman sejak 2018. Syarikat itu juga menghasilkan perumah kotak gear mesin CNC, komponen tuangan mati dan abah-abah kabel di bawah satu bumbung. Gabungan itu membolehkan pengeluar robot beralih pada konfigurasi penggulungan, pengekod dan penyambung tanpa menyelaraskan berbilang pembekal.

Untuk kes penggunaan khusus, Retek's motor tanpa berus cogging rendah mengurangkan riak kedudukan pada output, manakala motor DC tanpa berus tork tinggi menyediakan margin yang diperlukan apabila muatan adalah dinamik.

Soalan Lazim

Apakah perbezaan antara motor tanpa berus untuk robotik dan motor BLDC biasa?

Motor tanpa berus robotik ditentukan untuk tork berterusan pada kelajuan rendah, cogging rendah dan keserasian maklum balas, manakala motor BLDC biasa biasanya dinilai untuk kelajuan puncak dan kuasa keluaran tinggi.

Bagaimanakah cara saya mengira tork berterusan yang diperlukan untuk sendi robot?

Darabkan jisim muatan dengan panjang lengan momen, tambah inersia pantulan dan kehilangan kotak gear, kemudian gunakan faktor keselamatan sekurang-kurangnya 3x.

Adakah kotak gear harmonik lebih baik daripada kotak gear planet untuk robot motor tanpa berus?

Kotak gear harmonik memberikan sifar tindak balas dan pengurangan yang tinggi untuk sendi lengan yang tepat; kotak gear planet mengendalikan beban kejutan dengan lebih baik untuk roda pemacu mudah alih.

Bolehkah saya mendapatkan motor tanpa berus tersuai dengan pengawal bersepadu untuk robotik?

ya. Pengawal bersepadu dan pilihan penggulungan tersuai adalah standard, dan pembekal bersepadu secara menegak juga boleh menghasilkan perumahan kotak gear dan abah-abah kabel.