Apa yang Perlu Dicari pada Motor BLDC untuk Lengan Cobot

Lengan cobot berbagi volume kerjanya dengan manusia, dan satu kendala itu mengubah apa yang harus dilakukan motor di dalam setiap sendi. Lengan industri dapat diberi ukuran berdasarkan muatannya dan waktu siklusnya lalu dipagari; lengan kolaboratif harus diberi ukuran berdasarkan muatan, waktu siklus, dan manusia, yang menambahkan pembatasan gaya, pemanduan tangan (hand guiding), dan tugas kontinu (duty) ke spesifikasi yang sudah harus memenuhi torsi, kecepatan, dan ukuran. Motor yang cocok untuk sendi ini adalah kit tanpa rangka - stator dan rotor tanpa rumah, tanpa bantalan, dan tanpa tahap reduksi - karena pada lengan kolaboratif, geometri sendi, jalur kabel, dan reduksi semuanya merupakan keputusan yang diambil integrator, bukan properti motor. Memilih motor BLDC untuk lengan cobot karenanya berjalan dari sendi ke belakang: tugas dan tahap reduksi disebut lebih dahulu, dan nomor model ditetapkan terakhir.

Jawaban singkat

Sendi kolaboratif menuntut tiga hal dari motornya yang tidak dituntut sendi industri. Sendi itu harus dapat didorong dengan tangan, yang membuat torsi cogging yang rendah dan inersia rotor yang rendah menjadi sangat penting. Sendi itu harus berjalan sepanjang satu giliran kerja, bukan satu siklus, sehingga angka torsi kontinu dan arus kontinu menjadi angka kerja alih-alih angka puncak. Dan massanya berada pada link yang mungkin berdiri di samping seseorang, sehingga massa di ujung distal dibayar pada setiap sendi di atasnya. Ketika harness harus melewati sendi, bore melalui sumbu menghapus service loop dari amplop sepenuhnya. Aktuator lengan cobot karena itu dinilai dari perilakunya pada torsi kecil dan pada tugas yang panjang, dan baru kemudian dari angka puncak yang dapat dicapainya.

Di ToBMS, aplikasi Lengan Cobot menghimpun kit CubeMars dan unit terintegrasi yang melayani sendi-sendi ini. Panduan ini membaca tujuh dari kit tanpa rangka itu - keluarga RI dan RO, dari unit 20 g hingga unit 710 g - sebagai satu kumpulan spesifikasi, dan memaparkan tahap reduksi, yang tidak dimuat oleh satu pun catatan tersebut, sebagai pilihan yang mengubah motor kecil menjadi sendi kolaboratif.

Apa yang Dituntut Sendi Kolaboratif dari Motornya

Persyaratan yang memisahkan lengan kolaboratif dari lengan industri bukanlah fitur tambahan yang dibautkan pada spesifikasi yang sama. Persyaratan itu mengubah urutan penulisan spesifikasi, karena memindahkan kendala pengikat dari waktu siklus ke perilaku pada torsi rendah, perilaku pada tugas yang panjang, dan perilaku struktur tempat motor dipasang. Dibaca bersama-sama, itulah yang memisahkan motor BLDC untuk lengan cobot dari kelas motor yang sama yang dispesifikasikan untuk sel industri berpagar.

Jalur beban berjalan di samping manusia, bukan di belakang pagar

Lengan yang bekerja di samping manusia harus dapat beroperasi dalam mode terbatas gaya (force-limited) di mana torsi yang dapat diterapkannya dibatasi dan torsi yang dapat dicapai harus diperintahkan secara akurat pada nilai-nilai kecil. Bagi motor, itu berarti dua sifat: torsi yang dihasilkannya untuk arus tertentu harus dapat diprediksi hingga arus kecil, dan torsi yang dihasilkannya saat tidak ada arus yang diterapkan sama sekali - cogging - harus cukup kecil sehingga sendi yang digerakkan melalui reduksi tidak melangkah atau menempel saat digerakkan perlahan dengan tangan. Kit tanpa rangka tanpa rumah dan tanpa bantalan tidak dapat menyembunyikan sifat-sifat itu di balik rangkaian roda gigi, sehingga sifat-sifat itu dibaca langsung dari catatan motor dan dari jumlah kumparan serta kutub.

Pemanduan tangan menuntut motor yang jujur

Pengajaran melalui demonstrasi, di mana seseorang menggerakkan lengan sepanjang suatu lintasan dan pengendali mencatatnya, adalah salah satu alasan lengan kolaboratif dibeli. Apakah suatu sendi dapat digerakkan balik (back-drive) terutama ditentukan oleh reduksinya - rasio yang tinggi menahan dorongan dari luar - tetapi motor menyumbangkan inersia rotor yang direfleksikan reduksi ke keluaran, dibagi dengan kuadrat rasionya, serta cogging yang dirasakan seseorang melalui tahap itu. Inersia rotor yang rendah dan kumparan yang halus membuat tarikan menjadi ringan dan rata; rotor yang besar membuatnya terasa berat dan tidak jelas. Dalam kumpulan ini, massa rotor berkisar dari 20 g hingga 710 g, dan unit di ujung kecil itulah yang dapat dibawa sendi berpemanduan tangan sebagai kontribusi langsung terhadap rasa.

Tugasnya kontinu, bukan episodik

Sel pengelasan menjalankan siklus yang pendek dan cepat lalu menunggu. Lengan kolaboratif membuktikan nilainya dengan bekerja berdampingan dengan manusia sepanjang satu giliran kerja, dan sebagian besar waktu itu dihabiskan untuk menahan alat pada suatu posisi atau bergerak perlahan melawan beban. Itu adalah tugas termal dan bukan tugas dinamis, dan itu menjadikan angka torsi kontinu sebagai angka yang menentukan ukuran sendi, sementara angka puncak disisakan untuk transien pada awal gerakan. Hal itu juga menjadikan arus kontinu sebagai angka sistem, karena sendi yang menahan posisi melawan gravitasi tetap menarik arus dan tetap mengubahnya menjadi panas di dalam kumparan. Motor sendi robot yang dipilih hanya berdasarkan waktu siklus diberi ukuran untuk tugas yang salah, dan kekurangannya muncul sebagai kumparan yang keluar dari kelas isolasinya selama penahanan yang panjang.

Massa lengan itu sendiri adalah bagian dari muatan

Lengan kolaboratif biasanya diberi rating untuk beberapa kilogram muatan, sedangkan massa lengan itu sendiri beberapa kali lipatnya. Setiap gram motor dan struktur karena itu dipercepat pada setiap gerakan dan dibebankan pada muatan yang berguna, dan motor yang ditempatkan di pergelangan tangan dipercepat oleh pergelangan tangan, siku, dan bahu secara bergantian. Torsi per satuan massa adalah angka yang menghubungkan kendala ini dengan catatan motor, dan angka itu harus dibaca dengan mengingat tahap reduksi, karena motor ringan di belakang tahap yang besar menghasilkan lebih banyak torsi sendi per gram daripada motor berat di belakang tahap yang kecil. Itulah alasan perbandingan di bawah ini dibuat per satuan massa alih-alih per satuan torsi.

Bagaimana Reduksi Mengubah Motor Kecil menjadi Sendi Cobot

Tahap reduksi adalah antarmuka antara catatan motor dan persyaratan sendi, dan tahap itu memetakan setiap besaran sisi motor ke sisi sendi dengan cara yang tetap. Membaca catatan motor tanpa peta itu adalah cara sebuah spesifikasi akhirnya cocok di atas kertas tetapi berperilaku salah di sendi.

Rasio itu milik integrator, dan tidak satu pun catatan ini memuatnya

Tujuh catatan yang digunakan dalam panduan ini memuat tegangan nominal, daya nominal, torsi nominal dan puncak, arus nominal dan puncak, kecepatan nominal dan tanpa beban, massa, diameter luar, panjang aksial, pasangan kutub, dan KV; sebagian di antaranya juga memuat angka Ke dan metode penggerak. Tidak satu pun memuat rasio reduksi, angka backlash, atau diameter poros. Itu bukan celah dalam catatan platform - besaran-besaran itu milik sendi tempat kit dipasang, dan integrator yang memilihnya. Itu juga alasan proyek lengan kolaboratif dimulai dari sendi dan bukan dari nomor model: motor yang sama dapat melayani sumbu pergelangan tangan yang cepat dan bertorsi rendah maupun sumbu bahu yang lambat dan bertorsi tinggi, dan hanya tahap di antara motor dan beban yang berbeda.

Torsi berlipat dengan rasio, dan kecepatan terbagi olehnya

Di sisi sendi dari tahap itu, torsi adalah torsi motor dikalikan rasio dan efisiensi tahap, sedangkan kecepatan adalah kecepatan motor dibagi rasio. Dua efek lebih lanjut mengikuti rasio. Inersia yang direfleksikan dari rotor ke keluaran turun seiring kuadrat rasio, itulah sebabnya rasio yang tinggi menghasilkan sendi yang mudah diperintah dan sulit dirasakan. Dan setiap tahap reduksi tambahan memakan beberapa persen daya yang melewatinya sekaligus menambah kontribusinya sendiri terhadap backlash, sehingga pengalinya nyata tetapi tidak gratis. Spesifikasi sendi karena itu harus menyatakan rasio yang diasumsikannya, karena persyaratan torsi dan persyaratan kecepatan tidak dapat dibaca dari catatan motor secara terlepas darinya.

Satu motor tercatat di belakang dua tahap yang berbeda

Aritmetikanya paling mudah dilihat pada satu unit tercatat. RI80 V2.0 KV75 berbobot 411 g dan menerbitkan 1.45 Nm torsi nominal dan 4.1 Nm torsi puncak, dengan 1135 rpm nominal dan 1480 rpm keluaran tanpa beban pada suplai 24 V - yaitu 6810 dan 8880 derajat per detik sebelum tahap apa pun dipasang. Di belakang tahap 10:1, dan dengan aritmetikanya diperlakukan sebagai perkiraan, angka-angka itu menjadi sekitar 41 Nm puncak dan 14.5 Nm torsi nominal dengan keluaran tanpa beban hingga 888 derajat per detik di sendi; di belakang tahap 50:1, angka-angka itu menjadi sekitar 205 Nm puncak dan 72.5 Nm torsi nominal dengan keluaran tanpa beban hingga 178 derajat per detik. Susunan kedua menghasilkan torsi puncak sisi sendi sekitar 205 Nm, yang dihitung dari torsi puncak yang diterbitkan dan rasio reduksi yang diasumsikan, dan berada dalam orde yang sama dengan 222 Nm yang diterbitkan untuk aktuator terintegrasi 1396 g - keduanya tidak diukur pada dasar yang sama, karena yang pertama adalah angka sisi motor yang dibawa melalui rasio dan yang kedua adalah angka terbitan untuk sendi rakitan, sehingga keduanya tidak boleh dibandingkan secara langsung. Motornya kurang dari sepertiga massa itu, karena torsi itu berasal dari rasio dan bukan dari motor. Yang tidak dibawa oleh perbandingan itu adalah backlash, kekakuan, dan pekerjaan perakitan yang menyertai sebuah reduksi, dan itulah alasan unit terintegrasi dibeli sama sekali.

Tujuh Spesifikasi yang Menentukan Motor Sendi Cobot

Tujuh angka dari catatan motor sendi robot membawa keputusan itu, dan dibaca dalam urutan ini, karena masing-masing mempersempit apa yang harus diberikan angka berikutnya. Tidak satu pun dari ketujuhnya adalah angka maksimum; masing-masing adalah pernyataan tentang perilaku, dan itulah yang dibeli oleh aplikasi kolaboratif.

Torsi kontinu, yang merupakan pernyataan termal

Torsi nominal adalah torsi yang dapat ditahan motor tanpa batas dengan kumparan tetap berada di dalam kelas isolasinya, sehingga bergantung pada bagaimana panas meninggalkan stator - ke dalam struktur tempat stator ditekan atau direkatkan, dan menjauh dari sendi. Pada ketujuh kit ini, torsi nominal yang diterbitkan berkisar dari 0.024 Nm pada unit 20 g hingga 4 Nm pada unit 710 g, rentang lebih dari dua orde besaran, dan itulah angka yang harus dibandingkan dengan beban rata-rata sendi sepanjang satu giliran kerja alih-alih dengan kasus terburuk dalam satu gerakan. Bagi aktuator lengan cobot, itu adalah kendala pengikat untuk sebagian besar hari kerja, dan itu satu-satunya angka dalam catatan yang dapat diubah oleh struktur di sekitarnya.

Torsi puncak, yang merupakan jendela

Torsi puncak menggambarkan apa yang dapat dihasilkan motor untuk selang waktu singkat tanpa melampaui batas arus penggerak atau mendemagnetisasi magnetnya. Dihitung dari dua kolom yang diterbitkan, dalam kumpulan ini kelipatan puncak terhadap nominal mendekati tiga untuk setiap unit, antara sekitar 2.8 dan sekitar 3.0, yang merupakan pita yang lebih sempit daripada yang ditunjukkan keluarga aktuator terintegrasi yang terdaftar di ToBMS dan berarti bahwa dua kit dengan torsi nominal yang sama akan memberikan transien yang hampir sama. Jendela itu tetap harus didefinisikan oleh produsen - berapa lama, seberapa sering, dan dengan pendinginan apa - sebelum dapat digunakan untuk menentukan ukuran apa pun.

Arus kontinu, yang merupakan biaya dari posisi yang ditahan

Sendi yang berdiri diam di bawah beban tidak menganggur dari sudut pandang kumparan: penggerak menahan posisi dengan arus di dalam fasanya, dan rugi tembaga sama seperti ketika bergerak perlahan. Arus kontinu yang diterbitkan pada kumpulan ini berkisar dari 1.47 A pada unit terkecil hingga 20 A pada unit terbesar, dan pada lengan kolaboratif, tarikan itu dibayar dari anggaran termal pengendali dan, pada platform bergerak, dari ketahanan. Pada basis bertenaga baterai, tarikan yang sama merupakan angka ketahanan sekaligus angka termal, karena postur yang paling sering ditahan lengan adalah postur yang dibayar oleh pak baterai.

KV dan tegangan suplai di balik kecepatan sisi motor

KV adalah konstanta sisi motor: kecepatan putaran rotor per volt tegangan bus yang diterapkan, sebelum reduksi apa pun. Dikalikan dengan tegangan suplai nominalnya, konstanta itu menghasilkan kecepatan sisi motor - 600 dikalikan 16 V menghasilkan 9600 rpm untuk RI20 KV600, 260 dikalikan 24 V menghasilkan 6240 rpm untuk RI30 KV260, dan 115 dikalikan 48 V menghasilkan 5520 rpm untuk RO60 KV115 Standard. Hubungan antara KV dan kecepatan tanpa beban juga bergantung pada definisi kumparan dan kondisi pengujian, sehingga kecepatan keluaran tanpa beban dan nominal yang diterbitkan produsen adalah nilai yang harus dijadikan acuan, dan tegangan suplai adalah keputusan sistem yang harus ditetapkan sebelum daftar pendek disusun, karena unit 20 g berjalan pada 16 V dan unit terbesar berjalan pada 48 V.

Diameter luar, dan bore yang menyertainya

Diameter luar menentukan berapa banyak material stator dan magnet yang muat di dalam sendi, dan pada ketujuhnya diameter itu berkisar dari 25 mm hingga 113.5 mm. Pada lengan kolaboratif, diameter biasanya merupakan dimensi amplop yang lebih sulit di antara keduanya, karena penampang link ditetapkan oleh struktur yang harus menahan beban, sedangkan panjang aksial sering kali dapat diserap ke dalam link. Diameter juga tempat bore berada. Teks fitur produsen menyebut poros berongga dengan bukaan Ø17 mm untuk RI30 KV260 dan poros berongga besar untuk RO50 KV108 Lite, RO60 KV115 Standard, serta RO100 KV55 Standard; tiga kit lainnya dalam kumpulan ini tidak memuat fitur itu dalam deskripsi terbitannya. Ketika suatu sendi harus melewatkan pengkabelan daya dan sensor melalui sumbunya sendiri, bore itulah yang mengeluarkan kabel dari bagian-bagian yang dapat rusak, dan pada motor BLDC untuk lengan cobot, diameter dan bore dibaca bersama karena alasan itu.

Panjang tumpukan dan anggaran aksial

Panjang aksial kit ini berkisar dari 14 mm hingga 36.2 mm, dan panjang itu bersaing ruang dengan tahap reduksi yang akan dibaut ke sumbu yang sama. Paket yang panjang dan tipis cocok di dalam link; paket yang pendek dan lebar lebih cocok di bagian luar braket. Karena reduksi, susunan bantalan, dan enkoder semuanya harus muat pada garis pusat yang sama, anggaran aksial biasanya terpakai lebih cepat daripada yang disarankan sketsa pertama, dan kit yang panjangnya 14 mm menyisakan lebih banyak anggaran daripada kit yang panjangnya 36 mm.

Massa di link distal

Massa adalah angka terakhir yang dibaca dan angka yang harus dibaca menurut posisinya. Motor di pergelangan tangan dibawa melalui setiap gerakan lengan, sehingga biayanya dibayar pada setiap sendi antara motor itu dan basisnya, sedangkan massa yang sama di bahu dibayar sekali. Torsi puncak per satuan massa yang diterbitkan pada ketujuh kit ini naik dari sekitar 3.6 Nm/kg pada unit 20 g hingga sekitar 16.9 Nm/kg pada unit 710 g, dan torsi nominal per satuan massa dari sekitar 1.2 Nm/kg hingga sekitar 5.6 Nm/kg - keduanya aritmetika dari kolom yang tercatat, dan keduanya jauh lebih rendah daripada keluarga aktuator terintegrasi yang terdaftar di ToBMS, karena belum ada tahap reduksi yang dihitung.

Tujuh Motor CubeMars RI dan RO sebagai Satu Kumpulan Spesifikasi

Tabel di bawah ini membaca tujuh kit tanpa rangka CubeMars sebagai satu kumpulan spesifikasi, diurutkan menurut massa, karena massa adalah sumbu tempat lengan kolaboratif direkayasa: tangganya berjalan dari unit 20 g untuk sumbu tangan atau pergelangan tangan hingga unit 710 g untuk sumbu bahu atau sumbu yang berdekatan dengan basis. Setiap angka adalah nilai yang diterbitkan produsen, dan setiap angka turunan dalam teks di sekitarnya diberi label sebagai aritmetika.

Torsi nominal dan puncak, tegangan suplai, massa dan amplop sebagaimana diterbitkan produsen. Torsi nominal adalah angka kontinu dalam batas termal motor; torsi puncak adalah angka jendela pendek. Catatan untuk kit ini tidak memuat rasio reduksi, angka backlash, atau diameter poros, karena hal-hal itu milik sendi tempat kit dipasang.

Dibaca sebagai satu kumpulan, ketujuh kit itu menggambarkan tangga torsi dari 0.072 Nm hingga 12 Nm torsi puncak yang diterbitkan pada rentang massa 20 g hingga 710 g, dan - tidak seperti keluarga aktuator terintegrasi yang terdaftar di ToBMS, di mana urutan massa berhenti mengikuti torsi di atas kelas menengah - urutan di sini bertahan hingga ujung atas. Torsi puncak per satuan massa naik secara tetap dari sekitar 3.6 Nm/kg pada unit 20 g hingga sekitar 16.9 Nm/kg pada unit 710 g. Bentuk monoton itu adalah konsekuensi dari tidak adanya reduksi: tanpa tahap di dalam angkanya, yang memisahkan motor-motor ini adalah berapa banyak material stator dan magnet yang dibawa masing-masingnya, dan itu berskala dengan amplopnya.

Hal kedua yang ditunjukkan tabel adalah seberapa jauh kepadatan torsi kit telanjang berada di bawah apa yang dibutuhkan sebuah sendi. Setiap angka di dalamnya adalah angka sisi motor, sedangkan setiap persyaratan sendi adalah persyaratan sisi keluaran, sehingga rasio di antara keduanya adalah tahap yang belum dipilih integrator. Itulah alasan unit 20 g dapat menggerakkan sumbu pergelangan tangan dan unit 710 g dapat menggerakkan bahu: bukan karena motor yang lebih besar secara mendasar lebih baik, tetapi karena tahap di belakang masing-masingnya diberi ukuran sesuai sendinya. Daftar pendek yang disusun dari tabel ini karena itu adalah daftar pendek motor yang dapat bertahan terhadap persyaratan torsi, kecepatan, dan termal sebuah sendi setelah sebuah tahap diasumsikan, dan tahap itu harus diasumsikan sebelum daftar pendek disusun. Perbandingan motor BLDC untuk lengan cobot yang melewati langkah itu adalah membandingkan angka sisi motor dengan persyaratan sisi sendi.

Hal ketiga yang ditunjukkan tabel adalah bagaimana tegangan suplai bergerak bersama ukuran. Unit terkecil berjalan pada 16 V dan unit terbesar pada 48 V, dan RI50 KV100 serta RI80 V2.0 KV75 menerbitkan kecepatan nominal dan kecepatan tanpa beban untuk masing-masing 24 V, 36 V, dan 48 V - 1090, 1860, dan 2600 rpm nominal untuk RI50, serta 2004, 3006, dan 4008 rpm tanpa beban untuk unit yang sama. Catatan tiga titik itu membuat efek bus terlihat dalam satu baris, dan itulah alasan keputusan tegangan sistem berada sebelum perbandingan motor, bukan sesudahnya. Arsitektur 48 V dan arsitektur 24 V memilih secara berbeda dari tabel yang sama.

Membaca Ketujuhnya dari Pergelangan Tangan ke Basis

Lengan kolaboratif adalah rantai dari sumbu distal di tangan dan pergelangan tangan hingga bahu dan basis, dan persyaratannya bergerak sepanjang rantai itu: torsi naik, anggaran massa naik, dan kecepatan yang dibutuhkan di sendi turun. Tujuh kit di bawah ini membagi rantai itu menjadi tiga kelompok, dan pembagiannya mengikuti massa yang diterbitkan.

Ujung 20 g dan 40 g: sumbu tangan dan pergelangan tangan

Dua kit terkecil membawa tugas bertorsi rendah dan berkecepatan tinggi. RI20 KV600 berbobot 20 g dalam amplop berdiameter 25 mm dan panjang 14.5 mm, berjalan pada suplai 16 V untuk 0.024 Nm torsi nominal dan 0.072 Nm torsi puncak, dan menerbitkan 1.47 A arus kontinu dengan 7452 rpm nominal serta 9600 rpm kecepatan tanpa beban pada 7 pasang kutub. KV-nya yang tinggi dan amplopnya yang kecil cocok untuk sumbu yang harus bergerak cepat dan membawa sangat sedikit, yang pada lengan kolaboratif berarti tangan atau putaran pergelangan tangan yang digerakkan melalui tahap besar. RI30 KV260 adalah gagasan yang sama dengan lebih banyak material dan kumparan yang lebih lambat: 40 g dalam amplop berdiameter 38 mm dan panjang 14 mm, 0.076 Nm torsi nominal dan 0.23 Nm torsi puncak pada 24 V, 1.98 A arus kontinu, 4110 rpm nominal dan 6240 rpm tanpa beban, dan deskripsi produsen menyebut poros berongga Ø17 mm untuk perutean kabel. Bore itulah yang membuatnya dapat digunakan di pergelangan tangan, tempat harness harus melewati sumbu, dan itulah fitur yang membedakannya dari RI20.

Kelas menengah 105 g hingga 248 g: sumbu lengan bawah dan siku

Bagian tengah kumpulan ini adalah tempat sendi lengan bawah dan siku berada, dan itulah bagian lengan kolaboratif yang muatannya paling dekat besarnya dengan massa lengan itu sendiri. RO50 KV108 Lite adalah pilihan berguna paling ringan dengan 105 g dalam amplop berdiameter 61.7 mm dan panjang 14.5 mm, dan menghasilkan 0.3 Nm torsi nominal serta 0.9 Nm torsi puncak pada 24 V dengan 2100 rpm nominal dan 2600 rpm keluaran tanpa beban, 3.4 A arus kontinu, dan 14 pasang kutub; teks fiturnya menyebut poros berongga besar dan catatannya menyebut FOC sebagai metode penggeraknya. RI50 KV100 berbobot 180.8 g dalam amplop berdiameter 54 mm dan panjang 27 mm serta menerima 24 V, 36 V, atau 48 V, menghasilkan 0.58 Nm torsi nominal dan 1.67 Nm torsi puncak pada 4.8 A arus kontinu; catatan kecepatan tiga titiknya adalah baris tunggal yang paling berguna dalam tabel untuk merencanakan tegangan bus. RO60 KV115 Standard naik ke 248 g dalam amplop berdiameter 73.8 mm dan panjang 23 mm untuk 0.8 Nm torsi nominal dan 2.4 Nm torsi puncak pada 48 V, dengan 4200 rpm nominal, 5520 rpm tanpa beban, 8.5 A arus kontinu, 14 pasang kutub, dan poros berongga besar yang disebut dalam teks fiturnya. Yang dibagi ketiganya adalah bore melalui sumbu dan torsi kontinu yang cukup untuk menahan lengan bawah beserta muatan melawan gravitasi tanpa menghabiskan cadangan transien - tugas yang dijalani siku kolaboratif selama sebagian besar satu giliran kerja.

Ujung 411 g dan 710 g: sumbu bahu dan sumbu yang berdekatan dengan basis

Bagian atas tabel diperuntukkan bagi sendi yang membawa lengan. RI80 V2.0 KV75 berbobot 411 g dalam amplop berdiameter 85 mm dan panjang 27 mm serta menerima 24 V, 36 V, atau 48 V, menghasilkan 1.45 Nm torsi nominal dan 4.1 Nm torsi puncak dengan 9.4 A arus kontinu, 1135, 1785, dan 2430 rpm nominal serta 1480, 2220, dan 2960 rpm tanpa beban pada ketiga tegangan, pada 8 pasang kutub, dengan FOC disebut dalam catatannya. RO100 KV55 Standard adalah kit terbesar di sini dengan 710 g dalam amplop berdiameter 113.5 mm dan panjang 36.2 mm, dan menghasilkan 4 Nm torsi nominal serta 12 Nm torsi puncak pada 48 V dengan 2000 rpm nominal dan 2550 rpm keluaran tanpa beban, 20 A arus kontinu, 21 pasang kutub, dan poros berongga besar yang disebut dalam teks fiturnya. KV-nya yang rendah, yaitu 55, adalah yang diinginkan sendi bahu: pada tegangan bus tertentu, rotor berputar perlahan dengan lebih banyak torsi per ampere, yaitu susunan yang menjaga arus kontinu, dan karenanya rugi tembaga, tetap rendah pada sumbu yang menghabiskan hidupnya untuk menahan lengan tetap terangkat. RI80 V2.0 KV75 memiliki torsi puncak sekitar 2.8 kali torsi nominalnya, dan arus puncaknya sebesar 27.6 A sekitar 2.9 kali arus nominalnya sebesar 9.4 A; RI20 KV600 mencantumkan entri Ke-nya bersama KV dan tegangan suplainya dalam catatan yang sama. Kondisi pengujian di balik angka-angka ini tidak dinyatakan dalam catatan, sehingga definisi dan jendela tugasnya layak dikonfirmasi kepada produsen selama peninjauan spesifikasi.

Lengan yang Dipabrikasi, Manipulator Bergerak, dan Sel Laboratorium

Setiap kit dalam tabel ini dikaitkan di ToBMS dengan aplikasi yang sama, yang mencerminkan betapa sempitnya tugas itu: aplikasi Lengan Cobot mencakup mesin yang sendinya dibangun di sekeliling volume kerja bersama alih-alih di sekeliling sel berpagar. Tiga konteks di bawah ini adalah tempat kumpulan ini paling sering digunakan, dan tempat aktuator lengan cobot harus membuktikan massanya.

Lengan kolaboratif yang dipabrikasi dan dirakit

Ketika lengan dibangun dari link, bantalan, dan reduksi alih-alih dibeli sebagai modul sendi, motor dipilih terakhir dan tahap dipilih pertama, dan ketujuh catatan di atas adalah masukan bagi pilihan itu. Pola yang paling sering muncul adalah kit kecil di pergelangan tangan untuk kecepatan dan massa yang ringan, kit kelas menengah di siku untuk torsi penahan dan perutean kabel, serta kit KV rendah di bahu untuk torsi kontinu pada arus rendah. Lengan Cobot yang dibangun dengan cara ini memiliki backlash, kekakuan, dan pekerjaan perakitannya yang terdistribusi pada tiga reduksi atau lebih, dan itulah kompromi yang diterima seorang fabricator sebagai ganti kendali atas geometri sendinya.

Manipulator bergerak (mobile manipulator) dan platform inspeksi

Menempatkan lengan pada basis yang bergerak mengubah anggaran massa lebih banyak daripada keputusan lain mana pun. Basis harus membawa lengan, lengan harus membawa muatan, dan seluruh rantainya berjalan dengan baterai, sehingga arus kontinu menjadi angka ketahanan sekaligus angka termal. Kit KV rendah di bahu menarik arus lebih sedikit per satuan torsi penahan daripada kit KV tinggi yang diminta melakukan pekerjaan yang sama melalui tahap yang berbeda, dan kit dengan bore menjaga harness tetap di luar bagian-bagian yang bergerak. Alasan yang sama berlaku untuk lengan cobot yang dipasang pada platform inspeksi, tempat lengan merupakan aksesori bagi mesin yang sudah memiliki masalah massanya sendiri.

Sel laboratorium, meja pengajaran, dan perangkat keras penelitian

Perangkat keras penelitian dan pengajaran dibangun untuk dapat diinstrumentasi dan dirakit ulang, sehingga lebih menyukai kit yang perilakunya dapat diprediksi dari catatan tanpa kampanye pengujian: kumparan yang halus, arus kontinu yang diterbitkan, dan massa yang cukup kecil sehingga lengan dapat digerakkan dengan tangan untuk memeriksa pengendali. Sistem yang diajarkan melalui demonstrasi juga memerlukan tarikan sendi yang rendah dan rata, dan itulah kendala yang menjadikan cogging dan inersia rotor sebagai angka yang harus dibaca lebih dahulu ketika sebuah lengan dirakit untuk laboratorium dan bukan untuk sel produksi.

Urutan Penentuan Ukuran untuk Satu Sendi Cobot

Tiga langkah, dalam urutan ini, dan urutannya lebih penting daripada rincian di dalam salah satu langkah itu, karena setiap langkah mempersempit apa yang harus dipertimbangkan langkah berikutnya.

Tetapkan torsi kontinu dan tugasnya lebih dahulu

Tetapkan torsi yang ditahan sendi pada postur yang paling sering dilalui lengan, tambahkan torsi yang dibutuhkan untuk mempercepat link dan muatan selama satu gerakan, dan perkirakan berapa bagian dari satu giliran kerja yang dihabiskan pada masing-masingnya. Angka pertama menentukan ukuran kasus termal dan karenanya torsi nominal; angka kedua menentukan ukuran klaim puncak; dan rasio di antara keduanya memutuskan berapa banyak cadangan puncak yang dihabiskan untuk gravitasi dan berapa yang tersisa untuk transien. Tidak ada yang dapat diputuskan tentang model sebelum ini, karena torsi sendi yang sama dapat dipenuhi oleh kit kecil di belakang tahap besar atau kit besar di belakang tahap kecil, dan kedua susunan itu berperilaku berbeda ketika seseorang mendorong lengan.

Tetapkan suplai, bore, dan amplop pemasangan kedua

Tegangan bus mengikuti arsitektur daya mesin dan bukan motornya, sehingga harus diperlakukan sebagai kendala tetap: dalam kumpulan ini, suplai berkisar dari 16 V pada kit terkecil hingga 48 V pada kit terbesar, dan kit yang diberi rating 48 V tidak dapat digunakan pada platform 16 V sebaik apa pun kecocokan torsinya. Amplop mengikuti link - diameter luar lebih dahulu, lalu panjang aksial - dan ketika harness harus melewati sendi, bore adalah bagian dari keputusan yang sama. Daftar pendek yang lolos dari kedua penyaring ini biasanya cukup pendek untuk dibandingkan dengan benar.

Tanyakan kepada produsen angka-angka yang tidak dimuat catatan

Catatan terbitan untuk kelas kit ini kuat pada torsi, kecepatan, massa, dan amplop, dan lebih tipis pada angka-angka yang menentukan bagaimana sendi berperilaku alih-alih bagaimana motor berkinerja. Kumpulan pertanyaan yang perlu diajukan kepada produsen itu singkat dan spesifik.

• Rasio reduksi dan backlash yang benar-benar akan dibawa sendi, dan siapa yang memiliki spesifikasi itu - ini adalah keputusan integrasi dan bukan angka motor.
• Jendela tugas yang melekat pada angka torsi puncak: berapa lama, seberapa sering, dan dengan pendinginan apa.
• Apakah arus kontinu dikutip untuk susunan pemasangan yang digunakan sendi, karena jalur termalnya adalah strukturnya.
• Untuk RI80 V2.0 KV75, kondisi pengujian dan jendela tugas di balik angka arus puncak - catatan memuat arus puncak 27.6 A, sekitar 2.9 kali arus nominalnya sebesar 9.4 A.
• Untuk RI20 KV600, kondisi pengukuran di balik entri Ke - catatan memberikan daya nominal 18 W, dan Ke, KV serta tegangan suplai semuanya muncul di tabel spesifikasi.
• Metode penggerak yang disebutkan namanya dan diameter poros untuk unit yang catatannya tidak menyatakannya.

Ketika suatu angka tidak ada dalam catatan, angka itu termasuk dalam margin desain dan bukan dalam asumsi, dan penilaiannya harus tertulis sebelum sendi dipesan.

Pertanyaan yang sering diajukan

Sumber resmi

CubeMars menerbitkan dokumentasi produk untuk kit tanpa rangka yang dihimpun di bawah bagian Referensi platform ini, dan setiap model memiliki halaman resmi yang memuat spesifikasi lengkapnya, kurva kinerjanya, dan gambar pemasangannya - rentang produk produsen adalah titik masuknya, dan ketujuh kit dalam panduan ini didokumentasikan satu per satu, termasuk RI80 V2.0 KV75 dan RO100 KV55 Standard. Produsen tetap menjadi sumber kebenaran untuk kurva torsi, rating termal, dasar backlash, dan konfigurasi penggerak; ToBMS menjaga lapisan penemuan tetap dapat dicari dan dibandingkan, dan angka-angka yang digunakan dalam panduan ini adalah nilai terbitan yang tersimpan dalam catatan produk platform.

Ke mana selanjutnya

Padanan tingkat kategori untuk panduan ini adalah Motor Torsi Frameless: Memilih Kit Stator dan Rotor untuk Sendi Robot, yang membaca keluarga RI dan RO sebagai komponen dan membandingkan dua belas di antaranya, dan Cara memilih modul sendi: lima aktuator CubeMars dari 190 g hingga 1.4 kg, yang mengambil sendi yang sudah terakit sebagai unit desainnya. Panduan ini justru bertolak dari volume kerja bersama: panduan ini sampai pada kelas motor yang sama melalui pembatasan gaya, pemanduan tangan, dan tugas kontinu, yaitu rute yang harus ditempuh ketika pertanyaannya adalah apa yang dibutuhkan sebuah lengan cobot alih-alih kit mana yang lebih besar. Mempersempit pilihan motor BLDC untuk lengan cobot pada proyek baru mengikuti urutan yang sama.

Dua rute yang berdekatan layak diikuti ketika arsitekturnya berubah. Ketika pilihannya adalah antara kit telanjang dan modul tersegel, Motor BLDC untuk Eksoskeleton: Motor Torsi Tanpa Rangka vs Aktuator Terintegrasi memaparkan perbandingan itu langsung terhadap rentang Aktuator Robotik. Ketika sendinya milik platform berkaki atau humanoid dan bukan milik lengan, Motor BLDC untuk Robot Humanoid: Cara Mencocokkan Torsi, Kecepatan dan Ukuran menelusuri kompromi yang sama sepanjang rantai sendi yang juga harus menyeimbangkan diri.

Untuk konteks yang lebih luas tentang bagaimana kelas-kelas motor saling berhubungan, Motor BLDC: Panduan Lengkap Tipe, Spesifikasi, dan Seleksi Motor Brushless DC menempatkan kit tanpa rangka di antara kategori lainnya. Untuk membuat daftar pendek alih-alih meneliti, saring kandidat berdasarkan torsi, tegangan, massa, dan amplop di Seleksi lalu adu satu sama lain di Perbandingan Produk; kelas sendi terkait dikelompokkan dalam aplikasi Modul Sendi, Robot Humanoid, Eksoskeleton, Robot Berkaki Empat, dan Robot Rehabilitasi platform ini. Kategori Motor Torsi Frameless memuat ketujuh kit yang dibandingkan di sini, dan halaman CubeMars menghimpun sisa rentangnya.