maxon Story
Densidade de potência na robótica
Uma questão de binário — Robôs de inspeção para tubagens e canais, robôs de resgaste em zonas de catástrofe ou robôs humanoides. Todos têm uma coisa em comum: são robôs móveis que ajudam os seres humanos. Explicamos detalhadamente alguns dos seus requisitos para a tecnologia de acionamento.
Um dos requisitos básicos para os acionamentos dos robôs móveis é a alta densidade de potência. Para os robôs, isso normalmente significa um binário elevado, ao mesmo tempo que ocupam o menor espaço possível. No que diz respeito à velocidade, velocidades inferiores a 1000 min-1 são geralmente suficientes na robótica, mesmo para movimentos rápidos.
Motores DC: alta densidade de potência
Os motores DC são normalmente a primeira escolha quando a alta densidade de potência é um requisito. O seu elevado binário de arranque torna-os ideais para aplicações de aceleração. Os motores da maxon “não ferrosos” com e sem escovas são exemplos destes motores DC. Estes são altamente eficientes. Estes motores de alta velocidade são geralmente estreitos e compridos, com um binário relativamente baixo. Para alcançar os elevados binários exigidos na robótica, os motores são combinados com redutores.
Se for exigido um movimento linear com elevada força, isto pode ser conseguido através de um design mecânico adequado, com uma relação de redução elevada, sem sacrificar as vantagens dos motores de alta velocidade. Exemplos disso incluem fusos de pequeno passo e acionamentos de cabo com uma pequena polia defletora.
Motores multipolos: binário mais elevado
Os binários mais elevados podem ser alcançados aumentando o número de polos magnéticos. Os motores EC-4pole da maxon são o primeiro passo em direção aos motores multipolos. Neste caso, polos magnéticos adicionais também significam um design e uma montagem mais complexos. Os motores DC sem escovas convencionais com núcleo de ferro fendido são frequentemente concebidos com múltiplos polos e, como resultado, tendem a fornecer velocidades mais baixas com binários mais elevados.
Acionamentos robóticos: acionamentos que exigem pequenas centrais de potência - Para a utilização em aplicações robóticas são essenciais três aspetos: elevada eficiência, alta dinâmica e alta densidade de potência.
Motores planos EC: potentes e com preço atrativo
Os motores planos multipolos da maxon estão mais próximos de cumprir os requisitos ideais para a robótica. Estes motores de rotor externo geram uma força à máxima distância possível do eixo de rotação, o que resulta numa densidade de potência relativamente elevada a velocidades moderadas. No entanto, a inércia do rotor é igualmente elevada, o que limita a dinâmica. O robô de limpeza submarino Hullbug é um exemplo de aplicação para motores planos. O enrolamento convencional multidente com núcleo de ferro e a utilização de um anel íman permanente isotrópico, que é magnetizado num único passo, tornam o fabrico de motores planos EC económico. A complexa montagem do anel íman de peças individuais é eliminada.
Vista frontal e traseira do EC90 plano. O robô de limpeza submarino Hullbug é um exemplo de aplicação para motores planos.
Motores de binário: elevado número de polos, mas dispendiosos
Os motores de binário são um exemplo de motores com um número muito elevado de polos: motores elétricos de elevado binário e baixa velocidade com uma árvore oca. Muitas vezes consistem apenas num rotor e num estator e são concebidos diretamente para a aplicação. Isto elimina a necessidade de redutores, correias, acoplamentos ou rolamentos. Estes acionamentos diretos são isentos de folgas e são normalmente utilizados em aplicações dinâmicas com controlo preciso. Os acionamentos lineares são um caso especial. Devido ao elevado número de polos, os motores de binário exigem elevadas frequências de comutação. O calor gerado também tem de ser dissipado através de um arrefecimento por água.
Embora os motores de binário satisfaçam perfeitamente os requisitos de binário e dinâmica em aplicações robóticas, a falta de padronização e as consequências bastante significativas para o design tornam a sua utilização muito dispendiosa. Como resultado, as combinações modulares e flexíveis de motorredutores são a solução preferencial para robôs. O design e o tipo de motor são selecionados de acordo com os requisitos específicos em relação à potência, espaço e — por último, mas não menos importante — os custos.
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