TQ WHITEPAPER Humanoid Robot Owner's Manual

Aktuator robot humanoid saka TQ dirancang kanggo nyedhiyakake gerakan kaya manungsa ing hardware robot. Motor kasebut minangka komponen penting kanggo nggayuh gerakan sing serba guna lan akurat ing robot humanoid.

Faktor kanggo Milih Motors

Pamilihan motor kanggo sendi robot humanoid penting banget kanggo nggayuh gerakan kaya manungsa. Faktor utama sing kudu ditimbang kalebu presisi, torsi, lan kecepatan rotasi. Motor torsi TQ dirancang khusus kanggo nyukupi syarat kasebut.

Precision lan Pole Pasangan Count

Presisi motor listrik langsung dipengaruhi dening jumlah pasangan kutub. Servomotor TQ nandheske jumlah pasangan kutub sing dhuwur kanggo njamin kontrol, posisi, lan regulasi sing tepat ing robot humanoid.

Instalasi lan Maintenance

Nalika nginstal aktuator, mesthekake keselarasan sing tepat lan pemasangan sing aman kanggo nyegah masalah misalignment sajrone operasi. Priksa pangopènan biasa dianjurake kanggo njamin kinerja optimal lan umur dawa motor.

Pitakonan

P: Apa aplikasi utama robot humanoid?
- A: Robot humanoid utamané njanjeni ing produksi lan logistik, utamane kanggo tugas-tugas sing padat karya, nuntut fisik, lan bola-bali.

P: Kepiye motor torsi nyumbang kanggo gerakan kaya manungsa ing robot?
- A: Motor torsi nyedhiyakake torsi dhuwur ing kecepatan rotasi sing kurang, mbisakake gerakan sing tepat lan dikontrol sing penting kanggo niru gerakan kaya manungsa.

INFORMASI PRODUK

KERTAS PUTIH

The drive konco gerakan Motors torsi Frameless kanggo robot humanoid - pandhuan kanggo sukses pilihan lan implementasine

robot humanoid

Evolusi Sabanjure Stage ing Robotika: Robot Humanoid

Robot humanoid, kanthi kemampuan kanggo niru wujud lan gerakan manungsa, makili s evolusi sabanjuretage ing robotika lan nggawa daya tarik unik. Robot-robot iki nduweni wujud kaya manungsa, dilengkapi anggota awak sing gegandhengan - diarani derajat kebebasan - lan bisa operate kanthi otonom liwat kontrol intelijen buatan, kanthi kemampuan ing katrampilan motorik lan pembelajaran mesin. Kabeh kabisan iki ndadekake robot humanoid banget serbaguna, sanajan penyebarane saiki mbutuhake biaya sing luwih dhuwur tinimbang cobot lan robot industri. Kajaba iku, robot humanoid biasane modular ing desain, fasilitasi pangopènan, ndandani, lan upgrade.1

Humanoid Robot TALOS dening PAL Robotics © PAL Robotics

Lomba kanggo Komersialisasi

Kesempatan Pasar lan Lomba kanggo Komersialisasi

Perlombaan kanggo ngembangake robot humanoid pertama sing bisa digunakake kanthi komersial minangka salah sawijining tren sing paling nyenengake ing jagad teknologi. Miturut analisis dening bank investasi Goldman Sachs, pasar kanggo robot humanoid bisa tekan volume $ 35 milyar ing 2033. Angka sing nyengsemake iki nyorot potensial gedhe saka teknologi iki kanggo masa depan.2

Saiki, akeh perusahaan ing saindenging jagad nggarap robot humanoid kanggo panggunaan komersial, kanthi akeh sing nggunakake servomotor saka TQ kanggo tujuan kasebut.

Analisis pasar dening konsultan manajemen Horváth wiwit Maret 2024 proyek manawa robot kaya manungsa pisanan bisa mlebu produksi serial kanggo keperluan industri wiwit taun 2025. Aplikasi kasebut utamane njanjeni ing produksi lan logistik, utamane kanggo tugas-tugas sing padat karya, nuntut fisik, lan bola-bali.3

Cobots lan robot industri cocok kanggo tugas sing prasaja lan bola-bali.

Actuators

Kunci Gerakan Kaya Manungsa ing Perangkat Keras Robotika

Ing babagan hardware, aktuator nduweni peran penting kanggo nggayuh gerakan kaya manungsa ing robot humanoid. Komponen kasebut minangka robot sing padha karo sendi lan otot manungsa, sing ngidini gerakan rotasi lan linier ing sawijining sistem. Aktuator kasusun saka kombinasi gir, motor, sensor, bantalan, lan encoder. Luwih akeh tingkat kebebasan sing dibutuhake, luwih akeh aktuator sing dibutuhake. Saiki, robot humanoid sing dikembangake bisa nggayuh kebebasan 16 nganti 60 derajat. Nalika pangembangan maju, robot humanoid bakal mbutuhake aktuator sing luwih akeh supaya bisa ngidinake kebebasan gerakan sing luwih gedhe, nyukupi aplikasi sing saya rumit. Konsep hardware bisa beda-beda sacara signifikan adhedhasar syarat tartamtu kanggo sawetara gerakan, desain tangan, sensitivitas sensor, lan faktor liyane.4 Awak robot humanoid utamane dumadi saka aktuator, bebarengan karo sistem pendukung kayata sensor, paket baterei, komponen struktur, lan sistem pendingin. Bagean sabanjure menehi liwatview saka syarat-syarat motor robot humanoid kudu nyukupi kanggo ngaktifake gerakan kaya manungsa.4

Asal saka teknologi RoboDrive dumunung ing Institut Robotika lan Mekatronika ing Pusat Aerospace Jerman (DLR). Kanthi poros kothong sing gedhe lan desain tanpa bingkai, entheng, motor iki cocog kanggo modul drive robot.

Sambungan Robot Humanoid

Faktor kanggo Milih Motors kanggo Humanoid Robot Joints

Obahe kaya manungsa bisa dikontrol nggunakake sistem penggerak listrik, hidrolik, utawa pneumatik. Saiki, praktik utama yaiku nggunakake aktuator khusus sing kalebu gearbox, motor torsi, encoder lan pengontrol motor. Motor torsi yaiku motor listrik kutub dhuwur sing nyedhiyakake torsi dhuwur ing kecepatan rotasi sing relatif kurang.

Ing ngisor iki negesake syarat sistem sing penting kanggo pilihan motor ing robot humanoid.

Precision

Kanggo robot bisa nindakake gerakan sing dikontrol, cairan, lan serba guna, presisi motor penting banget. Drive sing luwih tepat, luwih langsung sambungan antarane gerakan robot lan "proses visual," sing kalebu sensor lan teknologi kamera. Saben gabungan ditetepake kanthi vektor telung dimensi, lan kanggo akurasi maksimal, penting yen motor - utamane nalika digabungake ing pirang-pirang sendi - terus-terusan entuk posisi "bener". Malah panyimpangan cilik ing sendi individu, kayata pinggul, dhengkul, lan tungkak, bisa nglumpukake, nyebabake misalignments sing signifikan. Presisi motor listrik mundhak kanthi jumlah pasangan kutub, faktor kunci sing mengaruhi prilaku motor, amarga langsung mengaruhi kontrol, posisi, lan regulasi. Ing ngrancang servomotors frameless sing, TQ-Group nempatno emphasis kuwat kanggo entuk count pasangan kutub dhuwur. Klien TQ, PAL Robotics, uga ngerti manawa presisi minangka faktor penentu kanggo sukses komersial robot humanoid.

Presisi motor listrik mundhak kanthi jumlah pasangan kutub.

"Motor listrik TQ nawakake posisi sing tepat lan kontrol torsi ing macem-macem kahanan, saka kacepetan kurang lan torsi dhuwur nganti kacepetan dhuwur lan torsi sithik. Iki penting kanggo gerakan cairan alami sing dikarepake saka robot humanoid. Konsistensi iki penting banget ing lingkungan ing ngendi robot sesambungan karo manungsa, nambah panrima teknologi kasebut.Chief Technology Officer Luca Marchionni, PAL Robotics karo TALOS. © PAL Robotika

(Saka kiwa nengen) Robert Vogel lan David Hastings, TQ-Group, karo Jonathan Hurst, Chief Robot Officer, Agility Robotics ing Robotics Summit 2024

Wektu Respon lan Dinamika

Lingkungan ing ngendi manungsa - lan akibate robot humanoid - obah iku molah malih lan saya ganti. Motors kudu bisa nanggapi lan adaptasi kanthi cepet kanggo owah-owahan lingkungan (contone, yen robot mlebu ing bolongan sing ora dikarepke utawa nemoni permukaan sing owah). Kanggo robot humanoid bisa nanggepi kanthi fleksibel lan cepet kanggo owah-owahan, butuh kontrol dinamis sing luar biasa, manajemen sing tepat, lan wektu nanggepi cepet. Dinamika motor listrik nuduhake kemampuan kanggo nanggapi kanthi cepet lan akurat kanggo owah-owahan ing input beban utawa kontrol. Kapabilitas dinamis iki ateges carane motor bisa nyetel kacepetan, posisi, utawa torsi ing kahanan sing beda-beda. Njaga stabilitas robot sajrone gerakan, kayata mlaku-mlaku, mlaku, utawa nindakake tugas sing rumit, mbutuhake keseimbangan dinamis. Iki kalebu strategi kontrol sing luwih maju kanggo adaptasi kanthi cepet menyang kahanan sing ganti kanthi cepet. Agility Robotics, pabrikan robot humanoid, nduduhake ing video carane sikil jointed kritis kanggo fungsi humanoid ing macem-macem lingkungan.
Kepiye aktuator listrik entuk wektu respon lan dinamika sing dhuwur? Kanggo nanggepi ing wektu nyata, torsi dhuwur banget dibutuhake sedhela, kayata nalika nyetel gerakan sikil kanggo nyelarasake karo bolongan sing ora dikarepke ing lemah. Torsi iki sakcepete tambah kaping pirang-pirang, kemampuan sing diarani minangka kapasitas kakehan saka servomotor utawa torsi puncak - IE, torsi maksimum motor bisa generate kanggo wektu cendhak. Torsi puncak motor TQ kira-kira ping telu luwih dhuwur tinimbang torsi nominal utawa torsi terus-terusan sing tetep sustainable sajrone wektu sing suwe. Khusus, motor TQ entuk torsi puncak ing kisaran New-ton-meter (Nm) kaping pindho, nyedhiyakake kapasitas overload sing unggul ing industri.

Jonathan Hurst saka Agility Robotics nggambarake ing video iki aplikasi ing ngendi sikil utamané advantageous kanggo robot humanoid.

Thanks kanggo teknologi nduwurke tumpukan unik, motor TQ entuk kerugian tembaga sing sithik banget.

Efisiensi lan Konsumsi Daya

Efisiensi - khususe, jumlah mundhut daya sajrone umur baterei - nemtokake suwene robot humanoid sing nganggo baterei bisa digunakake. Efisiensi dhuwur, digayuh liwat kerugian tembaga sing kurang, langsung nambah umur baterei. Kerugian tembaga nuduhake kerugian energi sing disebabake dening resistensi listrik ing gulungan motor, sing ilang minangka panas lan minangka salah sawijining sumber utama mundhut energi ing mesin listrik. Motors karo losses daya dhuwur nganggo liyane listrik, kang nyuda urip baterei lan Akibate matesi wektu operasional. Iki tegese efisiensi minangka faktor sing luwih kritis kanggo robot humanoid seluler kanthi baterei tinimbang robot kolaboratif (cobot) sing disambungake menyang sumber daya. Ing aplikasi praktis, kayata ing industri, kesehatan, utawa eceran, efisiensi dhuwur penting kanggo operasi terus robot humanoid. Motor torsi TQ entuk efisiensi 90 persen utawa luwih, kanthi kerugian tembaga sing sithik diukur ing watt. Nilai kasebut biasane ditemtokake ing lembar data minangka efisiensi utawa mundhut tembaga ing suhu kamar.

Kapadhetan torsi lan Compactness

Kapadhetan torsi motor listrik minangka ukuran ukuran torsi motor sing bisa diasilake saben unit volume utawa bobot. Kapadhetan torsi minangka faktor penting kanggo kinerja lan kekompakan motor, utamane penting ing aplikasi sing bobote kritis - kayata ing robotika. Bobot sakabèhé saka robot humanoid umumé ditemtokake dening bobot sendi. Sing luwih entheng motor ing sendi kasebut, bobot total sing luwih murah, sing nduwe pengaruh positif marang umur baterei, muatan, lan dinamika. Ing industri, faktor bobot iki asring diarani minangka "otot".

Motor TQ pancen entheng lan padhet daya, ngidini produsen robotik nyuda bobot lan papan instalasi kanthi signifikan nalika njaga kinerja sing konsisten.

Bobot tambahan minangka disadvantage kanggo robot humanoid, minangka desain leaner nambah dinamisme, kacepetan, lan utamané kemampuan kanggo nindakake payloads abot. Pelanggan TQ PAL Robotics nyebutake advan bobot ikitage minangka alesan tombol kanggo milih motor rotor TQ kang utama (ILM).

"Kita milih motor ILM amarga nawakake rasio torsi-kanggo-bobot sing ora cocog. Motor TQ duwe faktor isi tembaga paling dhuwur ing pasar. Secara fisik mokal kanggo pas luwih akeh tembaga ing saben ukuran motor. Luca Marchionni, CTO, PAL Robotics

Luca Marchionni, CTO perusahaan robotika Spanyol sing diadegake ing 2004, nerangake: "Kita milih motor ILM amarga menehi rasio torsi-kanggo-bobot sing ora cocog. Ukuran lan konfigurasi motor sing kasedhiya cocog kanggo syarat sing kita adhepi nalika ngrancang macem-macem sendi robot, saka tungkak nganti gulu. […] Kit servo tanpa bingkai TQ ngidini kita nyilikake integrasi mekatronik, amarga salah sawijining tujuan utama yaiku supaya volume lan bobot robot kita sithik. Advan tambahantagmotor iki minangka poros kothong sing gedhe, sing penting kanggo nuntun kabel internal lan entuk desain robot sing resik. TQ Motors ngadeg metu kanggo Kapadhetan torsi ngédap dibandhingake motor liyane, tegesé padha bisa ngirim kaping pindho torsi ing ukuran padha utawa entuk torsi padha ing setengah ukuran. TQ ngrampungake iki liwat teknologi nduwurke tumpukan unik sing ngoptimalake faktor isi tembaga dibandhingake karo motor listrik konvensional. Saiki, TQ minangka siji-sijine pangembang motor ing pasar sing, amarga proses manufaktur khusus, kanthi kapitalisasi ing watesan fisik ngisi tembaga: ing saben ukuran motor, ora mungkin cocog karo tembaga liyane. Iki menehi motor TQ faktor isi tembaga paling dhuwur ing pasar.

Bebarengan karo DLR, TQ sukses ngembangake teknologi motor anyar kanthi kapadhetan daya lan torsi sing paling dhuwur tinimbang bobot lan volume.

Desain sistem drive sing kompak ngidini panggunaan ruang lan pengurangan bobot kanthi efisien, nyuda pusat gravitasi robot lan nambah stabilitas. Kanggo exampNanging, ing gudang sibuk ing wilayah kutha padhet pedunungé utawa ing baris Déwan, desain kompak ngidini robot kanggo navigasi spasi nyenyet èfèktif lan njaga imbangan nalika maneuvering liwat wilayah rame.

Motor TQ duwe faktor isi tembaga paling dhuwur ing pasar. Ing saben ukuran motor, ora bisa nambah tembaga luwih akeh.

Kekuwatan lan Keandalan

Kekuwatan lan linuwih motor uga dadi faktor penting ing aplikasi robotika humanoid. Utamane nalika fase tes, robot cenderung kerep tiba. Desain sing mantep lan bebas pangopènan njamin sambungan tetep utuh lan fungsional ing saindhenging kurva sinau. Motors ngadhepi tantangan paling gedhe ing papan, ing ngendi dheweke kudu beroperasi kanthi andal ing fluktuasi suhu saka -40°C nganti +125°C (-40°F nganti +257°F). Ing ISS (Stasiun Angkasa Internasional), motor TQ ILM-E digunakake ing lengen robot ROKVISS, nindakake tugas sing tepat ing gravitasi nol - kanthi konsisten lan kanthi kinerja dhuwur sajrone limang taun lan atusan tes.

Motor TQ digunakake ing lengen robot ROKVISS, sing nganakake udakara 500 tes sukses sajrone sawetara taun ing Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Ing skenario aplikasi industri, kayata ing lingkungan produksi utawa gudang, robot humanoid sing ditugasi ngangkat barang sing abot bisa sok-sok nyelehake barang utawa kena pengaruh dadakan. Kekokohan sendi robot nglindhungi karusakan, njamin operasi sing terus-terusan lan dipercaya sanajan ing kahanan sing angel.

Produksi Robot Humanoid

Faktor Relevan Liyane kanggo Sukses Manufaktur Robot Humanoid

Produksi Seri lan Integrasi Motor ing Desain

Amarga potensial pasar sing diramalake kanggo robot humanoid, integrasi motor sing gampang ditindakake menyang desain khusus minangka faktor penting kanggo produsen robot sing ngarahake transisi saka prototipe menyang produksi seri kanthi sukses. "Kanthi TQ, kita wis nemokake mitra sing apik babagan kualitas lan dhukungan. tim technical TQ mbantu kita milih kit motor lan reviewing desain, njamin integrasi optimal antarane bagean mekanik lan komponen kit motor, "ujare Marchionni saka PAL Robotics.

TQ luwih saka mung supplier motor: TQ asring nggabungake motor langsung menyang omah khusus kanggo klien. Iki tegese TQ ora mung nyedhiyakake motor lan proyek pangembangan lengkap kanggo kabeh unit motor-gear nanging uga duwe spesialisasi kanggo nggabungake motor menyang omah khusus klien.
Kanggo produsen robot humanoid AS sing misuwur, TQ ngatur motor kanthi papan kabel khusus, nyederhanakake integrasi lan sambungan karo elektronika daya. Ing kene, keahlian ekstensif TQ saka luwih saka 30 taun pangembangan elektronik mbuktekake ora bisa digatekake.

TQ ndhukung pelanggan saka sumber motor lan integrasi omah kanggo pangembangan unit motor-gear lengkap - kabeh saka sumber siji.

Standar Motors utawa Solusi Customized?

Produsen robot asring ngadhepi keputusan milih supplier motor sing nyedhiyakake komponen standar utawa milih solusi khusus. Ing TQ, para pelanggan bisa milih saka macem-macem ukuran standar, sing disesuaikan karo aplikasi tartamtu yen perlu. Advantage saka kit servo frameless TQ iku keluwesan ing diameteripun lan dawa tumpukan, saéngga ngatur kinerja lan dimensi kanggo aplikasi. Utamane kanggo volume produksi luwih saka satus unit saben taun, solusi khusus bisa dadi pilihan sing paling apik, nyedhiyakake kontrol lengkap babagan desain, bahan, lan proses manufaktur.TQ minangka salah siji saka sawetara panyedhiya ing Jerman sing bisa nggawe industri robot lengkap, kemampuan sing wis ditampilake kanthi sukses.

Hardware iku Hard

Tembung "Hardware iku hard" cocok kanggo pangembangan lan produksi joints robot lan komponen sing dibutuhake. Kompetensi inti lan sajarah sawetara manufaktur robot humanoid dumunung ing intelijen buatan lan piranti lunak, dene keahlian ing industrialisasi robot lan pangembangan mekatronika kurang umum. Kajaba iku, kerumitan ngembangake lan ngasilake sistem kaya sendi robot asring disepelekake.

Ing konteks iki, bisa ditrapake kanggo ngandelake pimpinan teknologi ing bidange dhewe-dhewe. Antarane liyane, TQ ngembangake unit motor-gear lengkap kanggo aplikasi seluler.

Sensodrive, produsen modul drive ro-botics lan pemenang Innovationspreis Bayern 2024, mbantu nyuda wektu-kanggo-pasar kanthi signifikan ing pangembangan robot medis.
Sistem drive lengkap uga bisa ngirit wektu terkenal ing balapan saiki kanggo nggawe robot humanoid massal pisanan.

Babagan Penulis

Robert Vogel minangka Sales & Business Development Manager ing divisi TQ-Ro-boDrive, sing ngembangake lan mrodhuksi sistem drive khusus kanggo aplikasi sing nuntut. Insinyur industri, Robert Vogel duwe pengalaman luwih saka 20 taun ing industri otomatisasi lan robotika.

Lokasi TQ ing Inning am Ammersee

Perusahaan teknologi TQ-Group nawakake macem-macem layanan lengkap, saka pangembangan, produksi, lan layanan kanggo manajemen siklus urip produk. Layanan iki kalebu rakitan, piranti, lan sistem, kalebu hardware, piranti lunak, lan mekanika. TQ nawakake layanan sing cocog karo kabutuhan tartamtu. Produk standar, kayata modul mikrokontroler sing siap digunakake, drive, lan solusi otomatisasi, luwih ningkatake penawaran layanan.

TQ-Group makaryakke watara 2,000 wong ing lokasi ing Delling, Seefeld, Inning, Murnau, Peissenberg, Peiting, Durach ing Allgäu, Wetter an der Ruhr, Chemnitz, Leipzig, Fontaines (Switzerland), Shanghai (China), lan Chesapeake (AS).

INFORMASI KONTAK

Kontak sampeyan karo TQ
- Apa sampeyan pengin sinau luwih lengkap babagan carane TQ bisa ndhukung sampeyan nganggo motor torsi tanpa bingkai?
robert.vogel@tq-group.com
+49 176 10930915