O papel dos motores em robôs humanoides: principais tecnologias e aplicações

Motores CC sem núcleo

Os motores CC sem núcleo apresentam um design de rotor sem núcleo, proporcionando alta eficiência, alta velocidade, longa vida útil e baixo atrito. Ao eliminar as perdas por correntes parasitas e histerese, esses motores se tornam mais eficientes. motores em robótica Funcionam de forma mais suave e oferecem dissipação de calor superior.

Principais características:

Rotor sem núcleo de ferro: Utiliza uma estrutura de enrolamento em forma de copo, eliminando as perdas por correntes parasitas e histerese, atingindo uma eficiência superior a 80%.

Alta velocidade e baixa inércia: Capaz de atingir velocidades superiores a 10.000 rpm, respondendo de 3 a 5 vezes mais rápido que os motores tradicionais.

Alta densidade de potência: O tamanho compacto (com apenas 6 mm de diâmetro) e o design leve os tornam ideais para aplicações com espaço limitado.

Aplicações:

Mãos hábeis: O robô humanoide Optimus da Tesla utiliza motores sem núcleo, comuns em robôs humanoides , em cada articulação dos dedos, permitindo uma preensão precisa através do controle coordenado de múltiplos motores. O polegar emprega um sistema de acionamento com dois motores para flexão e movimento lateral, enquanto os outros quatro dedos possuem motores individuais, possibilitando o manuseio delicado de objetos frágeis como ovos.

Motores de torque sem estrutura

Os motores de torque sem carcaça são compactos, leves e possuem baixa inércia, o que os torna ideais para aplicações que exigem alto torque em espaços confinados. O rotor é montado diretamente no eixo mecânico do robô, e o estator é integrado à estrutura do robô.

Principais características:

Estrutura compacta: O design sem estrutura reduz o volume do motor em 40% e o peso em 30%.

Alto torque de saída: O torque máximo pode atingir até 3.500 N·m, com redutores harmônicos alcançando relações de redução superiores a 1:1000.

Resistência a altas temperaturas: Utiliza materiais isolantes de alta temperatura, permitindo o funcionamento contínuo em temperaturas de até 180°C.

Aplicações:

Atuadores rotativos: O robô Optimus da Tesla utiliza 14 motores de torque sem estrutura em seus ombros e pulsos, combinados com redutores harmônicos para suportar torques extremos de 30 kg·m.

Servomotores

Os servomotores proporcionam um controle de movimento de alta precisão, tornando-os ideais para articulações dinâmicas, como ombros e cotovelos.

Aplicações:

Boston Dynamics Atlas: Utiliza 28 servomotores em conjunto com um sistema hidráulico, possibilitando manobras complexas como saltos mortais para trás.

UBTECH Walker X: Possui um servomotor para robô humanoide com quadril e torque de 80 N·m, permitindo uma caminhada estável em terrenos irregulares.

Motores de passo

Os motores de passo são comumente usados ​​em aplicações de baixa carga e baixa dinâmica.

Aplicações:

Rotação da cabeça: Robôs humanoides leves, como o robô Pepper, usam motores de passo para uma rotação horizontal suave da cabeça.

Ajuste do Módulo de Visão: Utilizado em estabilizadores de câmera experimentais para microajustes precisos.

Os motores BLDC oferecem alta velocidade (10.000-20.000 rpm) e baixos requisitos de manutenção, mas têm densidade de torque limitada (30-50 N·m/kg) e baixa precisão de controle em baixa velocidade.

Aplicações:

Robôs com rodas: O Xiaomi CyberDog utiliza motores BLDC para acionar os cubos das rodas.

Alimentação auxiliar: Alguns robôs humanoides usam motores BLDC para rotação da cintura e movimento dos braços.

Motores Lineares

Os motores lineares proporcionam capacidades de movimento de alta velocidade e alta aceleração, mas exigem mecanismos de guia precisos e são dispendiosos.

Aplicações:

Cheetah do MIT: Utiliza motores lineares nas patas traseiras para atingir velocidades de 30 km/h, com aceleração de até 2,5 m/s² e um atraso de resposta inferior a 1 ms.

Os motores de fluxo axial apresentam um caminho de fluxo paralelo ao eixo do rotor, reduzindo a inércia do rotor em 50% e atingindo uma densidade de potência de até 150 kW/kg.

Aplicações:

ETH Zurich: Desenvolveu pernas biomiméticas movidas por motores de fluxo axial com uma densidade de torque de 200 N·m/kg.

Cassie da Agility Robotics: Utiliza motores de fluxo axial para locomoção dinâmica.

Com a crescente demanda por robôs humanoides, os fabricantes nacionais estão avançando. motor de robô humanoide Tecnologia para competir com os líderes globais.

Green Harmonic: Fornece redutores harmônicos para o Optimus da Tesla, alcançando precisão de 1 minuto de arco e mais de 20.000 horas de vida útil.

Moons Electric: Produz em massa motores coreless de 16 mm com densidade de torque comparável à da Maxon, amplamente adotados em robôs médicos.

Tecnologia Leadshine: Desenvolveu motores de torque sem estrutura de terceira geração com tecnologia de encapsulamento, alcançando resistência à poeira e à água com classificação IP67.

A tecnologia de motores é um fator crítico no desenvolvimento de robôs humanoides, influenciando diretamente sua agilidade, precisão e funcionalidade. De motores sem núcleo de alta velocidade a motores de torque sem carcaça de alto torque, cada tipo desempenha um papel especializado na obtenção de movimentos semelhantes aos humanos. À medida que os avanços tecnológicos continuam, os fabricantes nacionais estão reduzindo a diferença em relação aos concorrentes globais, expandindo ainda mais os limites da robótica humanoide.