การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์สี่ขา: แรงบิด ความเร็ว และขีดจำกัดความร้อน

ขาไม่ใช่แขนที่บังเอิญชี้ลงพื้น แขนหุ่นยนต์ถูกกำหนดขนาดเทียบกับน้ำหนักบรรทุกและเวลารอบ และส่วนใหญ่ของเวลามันจะเคลื่อนที่หรือรออยู่เฉย ๆ ขาของหุ่นยนต์สี่ขาแบกมวลของเครื่องไว้ในทุกก้าว ใช้เวลาส่วนใหญ่ของก้าวนั้นยึดแรงบิดไว้ขณะแทบไม่หมุน แล้วต้องกลับทิศทางหลายครั้งต่อวินาทีโดยไม่เคยได้ระบายความร้อน ข้อเท็จจริงสามข้อนี้เปลี่ยนลำดับของรายการคัดเลือกมอเตอร์ตามปกติ ทั้งแรงบิด ความเร็ว โครงขนาด และมวล เพราะข้อจำกัดที่ตัดสินว่าเครื่องหนึ่งจะวิ่งเหยาะได้ 20 นาทีหรือไม่ ไม่ใช่แรงบิดสูงสุดที่ข้อต่อไปถึงได้ในเสี้ยววินาที แต่เป็นปริมาณความร้อนที่ขดลวดสะสมไว้แล้วเมื่อภาวะชั่วครู่ครั้งถัดไปมาถึง การเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับข้อต่อหุ่นยนต์สี่ขาจึงเริ่มจากรอบการเดิน ผ่านแรงบิดสามแบบที่ขาต้องการ แล้วไปถึงขีดจำกัดความร้อนเป็นลำดับสุดท้าย เพราะนั่นคือจุดที่รอบการทำงานถูกตัดสินจริง

คำตอบสั้น

ขาของหุ่นยนต์สี่ขาเรียกร้องสามสิ่งจากมอเตอร์ข้อต่อของมัน ซึ่งเครื่องแบบล้อหรือเครื่องที่ฐานยึดติดไม่เรียกร้อง ในช่วงรับน้ำหนัก ข้อต่อพยุงน้ำหนักตัวขณะหมุนช้า ๆ ซึ่งเป็นรอบการทำงานแบบแรงบิดต่อเนื่องที่แทบไม่มีกำลังกลไกออกจากเพลา จึงแทบไม่ได้รับการช่วยจากการไหลเวียนอากาศหรือการเคลื่อนที่ในการพาความร้อนออกจากขดลวด ในช่วงสัมผัสพื้นและช่วงผลักตัว ข้อต่อเดียวกันต้องรับแรงกระแทกหลายเท่าของโหลดยืนนิ่ง ซึ่งเข้ามาผ่านชุดลดรอบและกลับทิศทางในทุกก้าว และโดยปกติมีแอคชูเอเตอร์สิบสองตัวอยู่ภายในตัวเครื่องเดียวที่ดึงไฟจากแบตเตอรี่ก้อนเดียว ตัวเลขต่อข้อต่อหนึ่งข้อจึงต้องอ่านควบกับสิ่งที่อีกสิบเอ็ดตัวกำลังทำอยู่ในขณะเดียวกัน มอเตอร์ข้อต่อของหุ่นยนต์สี่ขาจึงถูกเลือกจากหมวดแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ ซึ่งรวมมอเตอร์ ขั้นดาวเคราะห์ อุปกรณ์ป้อนกลับ และไดรฟ์ไว้ในเรือนเดียวที่ขันยึดได้ เพราะทางเลือกอื่น คือชุดไร้เฟรมเปล่า ๆ ยกภาระการแก้โหลดกระแทก การปิดผนึก และเส้นทางความร้อน ให้ทีมผสานรวมเริ่มทำเองทั้งหมด

รายการคัดเลือกที่ตามมาอ่านแอคชูเอเตอร์ CubeMars ห้ารุ่นที่เชื่อมโยงกับหมวดการใช้งานหุ่นยนต์สี่ขาเป็นชุดข้อกำหนดชุดเดียว เรียงจากหน่วย 380 g ไปจนถึงหน่วย 960 g เส้นแบ่งที่แยกพวกมันในทางปฏิบัติไม่ใช่คอลัมน์แรงบิด แต่เป็นกระแสไฟฟ้าพิกัดที่อยู่ข้าง ๆ เพราะกระแสไฟฟ้าพิกัดคือสิ่งที่ขาจ่ายอย่างต่อเนื่อง และช่องว่างระหว่างแรงบิดพิกัดกับแรงบิดสูงสุดตัดสินว่าเหลือส่วนเผื่อไว้เท่าใดสำหรับภาวะชั่วครู่ เมื่อส่วนเผื่อนั้นถูกใช้ไปบางส่วนแล้ว

ขาของหุ่นยนต์สี่ขาเรียกร้องอะไรจากมอเตอร์ข้อต่อ

ข้อจำกัดสามข้อด้านล่างไม่ใช่สิ่งที่เพิ่มเข้าไปบนข้อกำหนดมอเตอร์ปกติ พวกมันย้ายข้อจำกัดที่ผูกมัดออกจากเอาต์พุตสูงสุดไปสู่เอาต์พุตที่ยั่งยืน ซึ่งเป็นเหตุผลที่รายการคัดเลือกที่วาดจากแรงบิดสูงสุดเพียงอย่างเดียวมีแนวโน้มให้ได้เครื่องที่ลุกยืนได้ ก้าวไม่กี่ก้าว แล้วทรุดลง

ขาสี่ขาแบ่งโหลดกันจนกระทั่งขาหนึ่งไม่แบ่ง

หุ่นยนต์สี่ขาที่หยุดนิ่งแบ่งน้ำหนักของมันออกเป็นสี่ขา แรงบิดยืนนิ่งที่เข่าแต่ละข้างจึงคิดเป็นราวหนึ่งในสี่ของมวลเครื่องที่กระทำผ่านแขนโมเมนต์ของขา ภาพที่สบายตานั้นเปลี่ยนทันทีที่เครื่องเคลื่อนที่ ในท่าวิ่งเหยาะ (trot) ซึ่งเป็นท่าเดินที่แพลตฟอร์มแบบขาส่วนใหญ่ใช้เมื่อต้องการความเร็ว คู่ทแยงยกและลงพร้อมกัน และมีช่วงที่แตะพื้นเพียงสองเท้า ส่วนในท่าเดินมีช่วงที่แตะพื้นสามเท้า แม้ในท่าวิ่งเหยาะที่ยืนนิ่ง โหลดก็ไม่ได้ถูกแบ่งเท่ากัน เพราะขาที่ใกล้จุดศูนย์กลางมวลแบกมากกว่า และการกระจายจากหน้าถึงหลังขึ้นอยู่กับว่าผู้บรรทุกกับแบตเตอรี่วางอยู่ที่ใด ผลที่ตามมาต่อมอเตอร์คือแรงบิดที่ใช้งานจริงระหว่างหนึ่งก้าวไม่ใช่หนึ่งในสี่ของน้ำหนักเครื่อง แต่มันแกว่งระหว่างราวหนึ่งในสามกับมากกว่าครึ่ง ขึ้นอยู่กับรอบการเดินและชั่วขณะนั้น และยอดของช่วงแกว่งนั้นคือภาวะชั่วครู่ที่ข้อต่อต้องผ่านให้ได้สองครั้งต่อขาหนึ่งข้างต่อหนึ่งก้าว งบที่สร้างจากกรณีหยุดนิ่งสี่ขาไม่รอบคอบพอจะใช้ได้จริง และการแกว่งระหว่างการรับน้ำหนักร่วมกับการรับน้ำหนักขาเดียวคือสิ่งที่แยกภาระของขาหุ่นยนต์สี่ขาออกจากภาระของข้อต่อที่ต้องยึดแค่ส่วนของตัวเองเท่านั้น

ช่วงรับน้ำหนักคือการยืนค้าง และช่วงแกว่งคือการเร่งความเร็ว

ข้อต่อแต่ละข้อในขาเห็นสองครึ่งที่ต่างกันชัดเจนของรอบการทำงาน ในช่วงรับน้ำหนัก เท้าอยู่บนพื้นและลำตัวเคลื่อนผ่านไป เข่างอและเหยียดเล็กน้อย ความเร็วเชิงมุมของข้อต่อจึงต่ำ ขณะที่แรงบิดของข้อต่อสูงและต่อเนื่อง ในช่วงแกว่ง เท้าอยู่ในอากาศและไม่มีอะไรถูกพยุง แรงบิดจึงลดลงเหลือเท่าที่ความเฉื่อยของขาเองเรียกร้อง ขณะที่ความเร็วเชิงมุมเพิ่มขึ้นเท่าที่จังหวะก้าวต้องการเพื่อวางเท้าก่อนสัมผัสพื้น ตัวแยกที่สร้างจากสองครึ่งนั้นมีสมบัติที่ไม่เป็นมิตรจากมุมมองของมอเตอร์ คือครึ่งที่แรงบิดสูงคือครึ่งที่ความเร็วต่ำ กำลังกลไกคือแรงบิดคูณความเร็ว ดังนั้นในช่วงรับน้ำหนัก ข้อต่อส่งกำลังกลไกที่มีประโยชน์น้อยมากขณะดึงกระแสใกล้เต็มพิกัด และในขดลวด กระแสยกกำลังสองคูณความต้านทานคือความร้อน ไม่ว่าส่วนใดของมันจะไปถึงเพลาเอาต์พุตหรือไม่ ช่วงรับน้ำหนักจึงเป็นกรณีทางความร้อน และช่วงแกว่งแทบไม่ใช่เหตุการณ์ทางความร้อนเลย

การสัมผัสพื้นและการกระโดดมาในรูปแรงกระแทกผ่านชุดลดรอบ

เครื่องที่วิ่งเหยาะใช้เวลาส่วนหนึ่งของแต่ละก้าวลอยอยู่ในอากาศ และการลงพื้นทุกครั้งเปลี่ยนโมเมนตัมแนวดิ่งเป็นยอดแรงที่เท้า ซึ่งแผ่ขึ้นผ่านโครงก้านต่อไปถึงข้อต่อ เกิดแบบเดียวกันในทิศกลับกันตอนผลักตัว และอีกครั้งตอนกระโดดหรือตอนก้าวกู้ตัว ยอดแรงเหล่านั้นเป็นหลายเท่าของโหลดยืนนิ่ง และมาถึงขณะชุดเกียร์มีโหลดอยู่แล้ว จึงผ่านเข้าไปที่ฟันเฟืองก่อนที่มอเตอร์จะเห็นมันในรูปที่ถูกหารด้วยอัตราทดและลดลงอีกตามความยืดหยุ่นที่ขั้นนั้นมี ผลตามมาสองอย่าง อย่างแรก คอลัมน์แรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ไม่ใช่ขีดจำกัดที่สำคัญตรงนี้ เพราะขั้นดาวเคราะห์ที่ระบุพิกัดสำหรับโหลดกระแทกซ้ำ ๆ เป็นการซื้อคนละแบบกับขั้นที่ระบุพิกัดสำหรับเอาต์พุตเรียบ อย่างที่สอง ลำดับเวลาสำคัญ ค่าแรงบิดสูงสุดที่เผยแพร่สำหรับมอเตอร์เย็นตอนเริ่มการทดสอบไม่ใช่ค่าเดียวกันกับตอนที่วิ่งเหยาะไปสิบนาที เมื่อข้อต่อเดียวกันสะสมความร้อนมาจากช่วงรับน้ำหนักทุกช่วงก่อนหน้าแล้ว และการหน่วงจากโครงสร้างขาก็อุ่นและนุ่มกว่าที่เคยเป็น

โมดูลสิบสองตัวอยู่ในตัวเครื่องเดียว

หุ่นยนต์สี่ขาแบบทั่วไปมีข้อต่อขับเคลื่อนสามข้อต่อขา ได้แก่ การกางออกหรือหุบเข้าที่สะโพก การงอหรือเหยียดที่สะโพก และการงอหรือเหยียดที่เข่า แอคชูเอเตอร์สิบสองตัวจึงใช้แชสซีร่วมกันหนึ่งตัว แบตเตอรี่หนึ่งก้อน และปริมาตรทางความร้อนหนึ่งปริมาตร ความมากหลายนั้นเปลี่ยนวิธีอ่านตัวเลขต่อหน่วยทุกตัว กระแสไฟฟ้าพิกัดที่ดูพอประมาณสำหรับโมดูลเดียวจะมีขนาดสิบสองเท่าที่ชุดแบตเตอรี่ และการดึงกระแสต่อเนื่องที่ระดับนั้นเป็นตัวเลขความอึดพอ ๆ กับเป็นตัวเลขทางความร้อน ความร้อนที่ระบายเข้าไปในตัวเครื่องปิดผนึกจะสะสม เพราะโมดูลอุ่นสิบสองตัวยกระดับอุณหภูมิแวดล้อมให้กับทุกตัว และพิกัดของทุกหน่วยปลายน้ำก็ตั้งสมมติฐานอุณหภูมิแวดล้อมที่ผู้ผลิตทดสอบไว้อย่างเงียบ ๆ และการลดความซับซ้อนในการออกแบบที่พบบ่อย คือการใช้โมดูลเดียวกันสำหรับการงอสะโพกและเข่า เพราะลดจำนวนอะไหล่สำรองลงครึ่งหนึ่ง จะทวีการตัดสินใจต่อหน่วยใด ๆ ที่ทำไว้ ไม่ว่าดีหรือร้าย ไปทั่วแปดจากสิบสองแกน

แรงบิด: ตัวเลขสามตัวที่ขาต้องการจริง ๆ

ปริมาณแรงบิดที่ต่างกันสามปริมาณปรากฏในข้อกำหนดข้อต่อของหุ่นยนต์สี่ขา และพวกมันมักถูกสับสนกันเป็นประจำ การแยกมันออกจากกันคืองานส่วนใหญ่ของการกำหนดขนาดขา

แรงบิดยึดระหว่างช่วงรับน้ำหนักกำหนดข้อกำหนดต่อเนื่อง

ตัวเลขตัวแรกคือสิ่งที่ข้อต่อต้องการเกือบตลอดเวลา คือแรงบิดที่จะแบกส่วนของมวลเครื่องผ่านช่วงรับน้ำหนัก โดยบวกน้ำหนักบรรทุกเข้าไป และใช้แขนโมเมนต์ที่ท่าทางกรณีเลวร้ายที่สุดแทนที่จะเป็นท่ายืนตรง ค่านี้ถูกนำไปเทียบกับแรงบิดพิกัดที่เผยแพร่ ซึ่งคือแรงบิดที่มอเตอร์ยึดไว้ได้อย่างไม่มีกำหนดโดยที่ขดลวดยังอยู่ในชั้นฉนวนของตัวเอง ในบรรดาห้าหน่วยด้านล่าง แรงบิดพิกัดที่เผยแพร่อยู่ในช่วง 3 Nm ถึง 18 Nm และเพราะหน่วยเหล่านี้เป็นโมดูลผสานรวม ค่านั้นจึงเป็นค่าฝั่งเอาต์พุตหลังชุดลดรอบอยู่แล้ว กับดักในบรรทัดนี้คือการอ่านแรงบิดพิกัดเทียบกับชั่วขณะที่เลวร้ายที่สุดของก้าว แทนที่จะเทียบกับค่าเฉลี่ยตลอดก้าว ข้อต่อที่รับยอดของช่วงแกว่งตอนรับน้ำหนักด้วยค่าแรงบิดพิกัดของตัวเองจะมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับอีกร้อยละเก้าสิบของรอบการทำงาน และหนักเกินความจำเป็น

แรงบิดสูงสุดคือส่วนเผื่อที่ถูกใช้ไปบางส่วนแล้ว

ตัวเลขตัวที่สองคือภาวะชั่วครู่ ได้แก่ การสัมผัสพื้น การผลักตัว การกระโดด การกู้ตัวจากการลื่น หรือการก้าวขึ้นขอบทางที่ไม่ได้คาดไว้ ค่านี้ถูกนำไปเทียบกับแรงบิดสูงสุดที่เผยแพร่ ซึ่งอธิบายสิ่งที่มอเตอร์ผลิตได้ในช่วงสั้น ๆ ก่อนที่ไดรฟ์จะถึงขีดจำกัดกระแสของมัน หรือก่อนที่แม่เหล็กจะเริ่มเสียจุดทำงาน ในชุดนี้ ช่องว่างระหว่างสองค่ามีความสม่ำเสมอ โดยตัวคูณระหว่างสูงสุดต่อพิกัดอยู่ระหว่างราว 2.4 กับราว 3.0 ตามการคำนวณจากสองคอลัมน์ที่เผยแพร่ การเลือกระหว่างหน่วยจึงตัดสินจากช่องว่างนั้นเพียงอย่างเดียวไม่ได้ สิ่งที่สำคัญกว่าคือช่องว่างนั้นเหลือรอดจากการทำงานต่อเนื่องมากเท่าใด ขาที่วิ่งเหยาะมา 20 นาทีได้ใช้ส่วนเผื่อทางความร้อนไปเกือบหมด ส่วนเผื่อที่เหลือสำหรับการลงพื้นครั้งถัดไปจึงเล็กกว่าตัวเลขบนกระดาษ และขนาดของการลดลงนั้นขึ้นอยู่กับหน้าต่างรอบการทำงานที่บันทึกด้านล่างไม่ได้เผยแพร่

ความหนาแน่นแรงบิดถูกคิดซ้ำสองครั้งที่เข่า

ตัวเลขตัวที่สามคือตัวที่ไม่เสียค่าใช้จ่ายในการอ่าน แต่เสียทุกอย่างถ้าอ่านผิด แรงบิดสูงสุดต่อหน่วยมวลที่เผยแพร่ในห้าหน่วยนี้อยู่ระหว่างราว 23.7 Nm/kg บนหน่วย 380 g ถึงราว 50 Nm/kg บนหน่วย 960 g และแรงบิดพิกัดต่อหน่วยมวลอยู่ระหว่างราว 7.9 Nm/kg ถึงราว 18.8 Nm/kg ทั้งสองค่าเป็นการคำนวณจากคอลัมน์ที่บันทึกไว้ และทั้งสองเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอตามขนาด รูปทรงที่เพิ่มขึ้นนั้นชวนให้หลง เพราะมันชี้ว่าหน่วยที่ใหญ่กว่าย่อมดีกว่า มันไม่ใช่ ด้วยเหตุผลสองข้อ ข้อแรก ค่าแรงบิดสูงสุดมาผ่านอัตราทดที่ต่างกัน และอัตราทดซื้อแรงบิดด้วยการใช้ความเร็วไป แอคชูเอเตอร์ QDD: สิ่งที่อัตราทด 8:1 มอบให้ ทำให้การแลกเปลี่ยนนั้นมองเห็นได้จากอีกทิศทางหนึ่ง ข้อที่สอง และเฉพาะกับขา มวลที่วางไว้ที่เข่าถูกสะโพกที่อยู่เหนือขึ้นไปแบกและเร่งในทุกก้าว โมดูลเข่าจึงจ่ายค่ามวลของตัวเองสองครั้ง ครั้งหนึ่งเป็นความเฉื่อยที่สะโพกต้องขยับ และอีกครั้งเป็นแรงบิดที่สะโพกต้องพยุง บนเครื่องที่เข่ากับสะโพกใช้โมดูลเดียวกันอยู่แล้ว การเพิ่มมวลให้ทั้งคู่คือการตัดสินใจที่กินงบน้ำหนักบรรทุกเร็วที่สุด

แบ็คแลชและแรงกระแทกไปที่ใด

แบ็คแลชที่เผยแพร่เป็นตัวเลขที่ถูกข้ามบ่อยที่สุดในขา และเป็นตัวที่ให้ข้อมูลมากที่สุดในการอ่าน แพลตฟอร์มบันทึกมันเป็นองศาของการเคลื่อนที่สูญเปล่าที่เอาต์พุต และในชุดนี้มันอยู่ในช่วง 0.2° ถึง 0.38° โดยมีหนึ่งบันทึกที่ไม่มีค่าดังกล่าวเลย ตัวเลขนั้นกำหนดว่าข้อต่อเคลื่อนได้ไกลเท่าใดภายใต้โหลดก่อนที่ชุดเฟืองจะรับแรง ซึ่งในระหว่างการลงพื้นคือความต่างระหว่างค่าประมาณของคอนโทรลเลอร์ว่าเท้าอยู่ที่ใดกับตำแหน่งจริงของมัน ค่าที่แน่นมีค่าใช้จ่ายที่อื่น โดยปกติคือประสิทธิภาพและความทนทานต่อแรงกระแทก ดังนั้นการอ่านที่มีประโยชน์ไม่ใช่ "เล็กที่สุดคือดีที่สุด" แต่เป็น "เล็กที่สุดที่ยังทนแรงกระแทกจากการลงพื้นซ้ำ ๆ ได้" บันทึกของ AK70-10 KV100 มีค่าที่แน่นที่สุดในชุดนี้ที่ 0.2° ส่วนบันทึกของ AK60-6 V3.0 KV80 ไม่มีค่าเลย และช่องว่างนั้นควรอยู่ในชุดคำถามเป็นลายลักษณ์อักษรถึงผู้ผลิต ไม่ใช่ในการสันนิษฐาน

ความเร็ว: การอ่านค่าที่เผยแพร่บนด้านที่ถูกต้องของชุดลดรอบ

ความเร็วคือจุดที่โมดูลผสานรวมอ่านผิดได้ง่ายที่สุด เพราะคอลัมน์เดียวกันหมายถึงสองสิ่งที่ต่างกันขึ้นอยู่กับว่ามันถูกวัดคนละด้านของขั้นลดรอบ และบันทึกมักไม่ระบุว่าเป็นด้านใด มีการตรวจสอบหนึ่งอย่างที่ชี้ชัดได้

ตัวเลขอยู่ด้านใดของขั้นลดรอบ และตรวจสอบอย่างไร

KV เป็นค่าคงที่ฝั่งมอเตอร์ หมายถึงความเร็วของโรเตอร์ต่อหนึ่งโวลต์ของแรงดันบัส ก่อนผ่านการลดรอบใด ๆ นำมันคูณกับแรงดันจ่ายพิกัด หารด้วยอัตราทดที่เผยแพร่ แล้วผลลัพธ์ควรตกที่หรือใกล้ความเร็วไม่มีโหลดที่เผยแพร่ สำหรับห้าหน่วยด้านล่าง มันเป็นเช่นนั้นทั้งหมด AK60-6 V3.0 KV80 ให้ 80 คูณ 24 V หารด้วย 6:1 ซึ่งเท่ากับ 320 rpm เทียบกับค่าที่เผยแพร่ 320 rpm และการคูณแบบเดียวกันที่ 48 V ให้ 640 rpm เทียบกับค่าที่เผยแพร่ 640 rpm AK80-8 KV60 ให้ 60 คูณ 48 V หารด้วย 8:1 ซึ่งเท่ากับ 360 rpm เทียบกับค่าที่เผยแพร่ 360 rpm AK10-9 V2.0 KV60 ให้ 160 rpm และ 320 rpm ที่ 24 V และ 48 V เทียบกับค่าที่เผยแพร่ซึ่งเป็นค่าเหล่านั้นพอดี ส่วน AK70-10 KV100 และ AK80-9 V3.0 KV100 ตกภายในไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของค่าของตัวเอง คอลัมน์ความเร็วที่เผยแพร่ของโมดูลเหล่านี้จึงเป็นค่าฝั่งเอาต์พุตที่ถูกหารด้วยอัตราทดแล้ว และเช่นเดียวกันกับความเร็วพิกัดที่อยู่ข้าง ๆ ข้อกำหนดข้อต่อที่เขียนเป็นองศาต่อวินาทีสามารถเทียบกับค่าเหล่านั้นได้โดยตรงด้วยการคูณรอบต่อนาทีด้วยหก

จังหวะก้าวเรียกร้องความเร็วข้อต่อเท่าใด

การแปลงหนึ่งก้าวเป็นข้อกำหนดข้อต่อเป็นเรื่องของระยะที่ข้อต่อเคลื่อนและเวลาที่มีให้เคลื่อนเป็นส่วนใหญ่ ช่วงแกว่งมีเส้นตายที่ตึงกว่า เท้าต้องถูกวางก่อนสัมผัสพื้น และที่จังหวะก้าวเกินราวสองก้าวต่อวินาที มีเวลาไม่ถึงครึ่งวินาทีในการทำเช่นนั้น การกวาดของเข่าและสะโพกในช่วงแกว่งมักเป็นหลักสิบองศา ไม่ใช่ตัวเลขสามหลักที่แขนอาจใช้ ข้อกำหนดที่ได้จึงมักถูกตอบได้อย่างสบายแม้โดยหน่วยที่ช้ากว่า AK10-9 V2.0 KV60 เผยแพร่ค่าพิกัด 109 rpm ที่ 24 V ซึ่งคิดเป็นราว 654 องศาต่อวินาที และแม้ตัวเลขนั้นก็เกินสิ่งที่รอบการเดินทั่วไปเรียกร้องจากเข่า ข้อยกเว้นคือการกู้ตัว การลื่นตกขอบทาง การสะดุด หรือการกระโดด ล้วนเรียกร้องการกวาดที่เร็วขึ้นมาก และนั่นคือกรณีที่ตัดสินปลายบนของคอลัมน์ความเร็ว เมื่ออ่านเทียบกับห้าบันทึก ความเร็วเอาต์พุตที่พิกัดอยู่ในช่วงราว 654 องศาต่อวินาทีบนหน่วย 960 g ถึงราว 2940 องศาต่อวินาทีบนหน่วย 380 g ที่ 48 V ซึ่งเป็นอัตราส่วนสี่เท่าครึ่ง และอธิบายได้เกือบทั้งหมดด้วยอัตราทดที่แต่ละหน่วยมี

ทำไมความเร็วที่สูงขึ้นจึงมีค่าใช้จ่ายเป็นแรงบิด

อัตราทดที่อยู่ระหว่างโรเตอร์กับเอาต์พุตคือสิ่งที่ผูกข้อกำหนดทั้งสองเข้าด้วยกัน และผูกมันไปในทิศทางตรงข้ามกัน แรงบิดเอาต์พุตมาจากแรงบิดมอเตอร์คูณอัตราทดและคูณประสิทธิภาพของขั้นลดรอบ ขณะที่ความเร็วเอาต์พุตมาจากความเร็วมอเตอร์หารด้วยอัตราทด ข้อต่อที่ต้องการทั้งแรงบิดและความเร็วมากกว่าที่โมดูลหนึ่งมอบให้ ไม่สามารถได้ทั้งสองจากโมดูลนั้น มันต้องใช้อัตราทดอื่น แรงดันบัสอื่น หรือหน่วยอื่น ห้าหน่วยด้านล่างทำให้เรื่องนี้เห็นเป็นรูปแบบ หน่วย 6:1 เร็วที่สุดและมีความหนาแน่นแรงบิดน้อยที่สุด หน่วย 9:1 และ 10:1 อยู่ตรงกลางบนทั้งสองแกน คู่ที่ไปถึงแรงบิดพิกัดสูงสุดทำเช่นนั้นด้วยขั้น 9:1 เดียวกันกับหน่วยที่เบากว่ามาก หมายความว่าแรงบิดมาจากมอเตอร์ที่มากกว่า ไม่ใช่จากอัตราทดที่มากกว่า ซึ่งเป็นเหตุผลที่มันหนัก 960 g และดึง 10.6 A เพื่อทำ 18 Nm ขณะที่หน่วยพี่น้องที่เบากว่าดึง 3.8 A เพื่อทำ 3 Nm

ขีดจำกัดความร้อน: อะไรตัดสินว่ารอบการเดินหนึ่งวิ่งได้นานเท่าใด

พฤติกรรมทางความร้อนคือข้อจำกัดที่แยกข้อต่อที่ทำงานได้บนแท่นทดสอบออกจากข้อต่อที่ทำงานได้ตลอดกะ และเป็นส่วนของข้อกำหนดหุ่นยนต์สี่ขาที่มักไม่ถูกเขียนไว้บ่อยที่สุด มีข้อสังเกตห้าข้อที่รองรับเรื่องนี้

กำลังกลไกเป็นศูนย์ไม่ได้หมายถึงความร้อนเป็นศูนย์

กลับมาที่ช่วงรับน้ำหนัก ข้อต่อกำลังผลิตแรงบิดที่ความเร็วต่ำ เอาต์พุตกลไกจึงน้อย แต่กระแสในเฟสยังใกล้ขีดจำกัดต่อเนื่อง ในขดลวดแบบไร้แปรงถ่าน ความสูญเสียที่สำคัญคือความสูญเสียในทองแดง และความสูญเสียในทองแดงถูกกำหนดด้วยกระแส ไม่ใช่ว่ากระแสนั้นส่วนใดกำลังทำงานที่มีประโยชน์ ช่วงรับน้ำหนักจึงเป็นช่วงที่กำลังไฟฟ้าเกือบทั้งหมดที่เข้าสู่มอเตอร์ออกมาเป็นความร้อน และประสิทธิภาพ ซึ่งคือเอาต์พุตที่มีประโยชน์หารด้วยอินพุต ดิ่งลงสู่ศูนย์ในจังหวะที่เครื่องกำลังพิงข้อต่อหนักที่สุดพอดี แบบจำลองทางความร้อนใด ๆ ที่อนุมานความร้อนจากงานกลจึงประเมินต่ำไปอย่างมาก และตัวแทนที่เหมาะสมเมื่อไม่มีค่าความต้านทานทางความร้อน (thermal resistance) คือกระแสต่อเนื่องที่บันทึกเผยแพร่

กระแสไฟฟ้าพิกัดคือตัวเลขทางความร้อนที่ใช้งานจริง

เมื่ออ่านเช่นนั้น คอลัมน์กระแสให้ข้อมูลมากกว่าคอลัมน์แรงบิดทั้งสองคอลัมน์ กระแสไฟฟ้าพิกัดที่เผยแพร่ในห้าหน่วยอยู่ระหว่าง 3.8 A ถึง 12 A และการหารแต่ละค่าด้วยแรงบิดพิกัดของตัวเองให้ค่าใช้จ่ายคร่าว ๆ เป็นแอมป์ต่อนิวตันเมตรของเอาต์พุตต่อเนื่อง ราว 1.27 A/Nm บน AK60-6 V3.0 KV80 ราว 1.33 A/Nm บน AK80-9 V3.0 KV100 ราว 0.69 A/Nm บน AK80-8 KV60 ราว 0.87 A/Nm บน AK70-10 KV100 และราว 0.59 A/Nm บน AK10-9 V2.0 KV60 ทั้งห้าค่าเป็นการคำนวณจากสองคอลัมน์ที่เผยแพร่ และทั้งห้าเป็นค่าฝั่งเอาต์พุต จึงมีประสิทธิภาพของแต่ละขั้นรวมอยู่ในตัวแทนที่จะแยกมันออกมา ถึงกระนั้น การกระจายก็ใกล้เคียงกับอัตราส่วนสองเท่าครึ่ง และมันไม่เรียงตามมวล หน่วยที่เบาที่สุดมีค่าใช้จ่ายกระแสต่อนิวตันเมตรสูงเป็นอันดับต้น ๆ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของอัตราทดต่ำที่ให้มอเตอร์เองทำงานที่อัตราทดสูงกว่าจะทำได้ด้วยแรงงัดมากกว่า สำหรับเครื่องที่ใช้แบตเตอรี่ คอลัมน์นี้แปลงเป็นความอึดได้โดยตรง และสำหรับเครื่องที่ต่อสาย คอลัมน์นี้แปลงเป็นปริมาณความร้อนที่ต้องออกจากตัวเครื่อง

ข้อต่อสิบสองข้อดึงจากงบเดียวกันพร้อมกัน

การคูณคอลัมน์กำลังพิกัดด้วยสิบสองให้อันดับขนาดที่เครื่องต้องวางแผนล้อมรอบ และคำตอบก็ไม่น่าสบาย หากทุกหน่วยเป็น AK60-6 V3.0 KV80 ที่ 74 W แกนทั้งสิบสองที่ยืนอยู่ที่เอาต์พุตพิกัดต่อเนื่องจะดึงราว 888 W หากเป็นหน่วย 230 W จะดึงราว 2760 W หากเป็น AK80-9 V3.0 KV100 จะดึงราว 4416 W และหากเป็น AK10-9 V2.0 KV60 จะดึงราว 5160 W ไม่มีหุ่นยนต์สี่ขาตัวใดทำได้ต่อเนื่อง และตัวเลขเหล่านี้ไม่ใช่การพยากรณ์ มันคือมาตราในการอ่านรอบการทำงานจริง และอธิบายว่าทำไมรอบการทำงานจริงของเครื่องที่ใช้งานเกือบทุกตัวจึงเป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็ก ๆ ของพิกัดต่อเนื่อง พร้อมการออกนอกช่วงสั้น ๆ การคำนวณเดียวกันเมื่อใช้กับมวลน่ากังวลน้อยกว่าและมีประโยชน์มากกว่า หน่วยสิบสองตัวที่ค่าน้ำหนัก 490 g รวมเป็น 5.88 kg ของแอคชูเอเตอร์เพียงอย่างเดียว ก่อนโครงสร้าง แบตเตอรี่ และน้ำหนักบรรทุก ซึ่งเป็นเหตุผลที่ปลายเบาของตารางนี้มีอยู่ตั้งแต่แรก

ค่าสูงสุดที่ป้อนเข้าขดลวดอุ่นคือตัวเลขที่เล็กกว่า

การปฏิสัมพันธ์ระหว่างหน้าต่างแรงบิดทั้งสองคือจุดที่ขีดจำกัดความร้อนกัดจริง ๆ ค่าแรงบิดสูงสุดเป็นข้อความเกี่ยวกับมอเตอร์ที่เริ่มต้นภายในช่วงอุณหภูมิแวดล้อมของมัน ข้อต่อเดียวกันเมื่อวิ่งเหยาะไปได้สามสิบวินาทีมีขดลวดที่ใกล้ขีดจำกัดฉนวนของตัวเองมากขึ้น และส่วนเผื่อระหว่างอุณหภูมิปัจจุบันกับขีดจำกัดนั้นคือสิ่งที่เหลือไว้สำหรับภาวะชั่วครู่ เพราะความร้อนจากช่วงรับน้ำหนักต่อเนื่องและซ้ำทุกก้าว ขาจึงไปถึงระดับอุณหภูมิคงที่แบบราบ แทนที่จะฟื้นตัวระหว่างก้าว และระดับนั้นไปถึงภายในไม่กี่นาที ไม่ใช่ภายในหนึ่งชั่วโมง ผลในทางปฏิบัติสำหรับมอเตอร์ BLDC ในข้อต่อหุ่นยนต์สี่ขาคือ คอลัมน์แรงบิดสูงสุดควรถูกลดพิกัดสำหรับการทำงานในสภาวะคงตัว และปริมาณที่ต้องลดนั้นคือสิ่งที่ต้องถามผู้ผลิตพอดี เพราะไม่มีบันทึกใดในห้ารายการนี้ที่เผยแพร่หน้าต่างรอบการทำงาน สมมติฐานอุณหภูมิแวดล้อม หรือเงื่อนไขการติดตั้งสำหรับค่าทางความร้อนของมัน

ความร้อนออกไปที่ใดจริง ๆ

โมดูลผสานรวมมีเส้นทางความร้อนให้ใช้เพียงเส้นเดียว คือการนำความร้อนผ่านเรือนของตัวเองออกไปยังสิ่งที่มันถูกขันยึดไว้ ไม่มีพัดลม ไม่มีกระแสอากาศที่พูดถึงได้ภายในขาที่ปิดผนึก และระหว่างช่วงรับน้ำหนักก็ไม่มีการเคลื่อนที่ที่สร้างขึ้นเองเพื่อกระจายความร้อนเช่นกัน ผลในทางปฏิบัติคือ แอคชูเอเตอร์ตัวเดียวกันทำตัวเหมือนผลิตภัณฑ์สองแบบ ขึ้นอยู่กับว่ามันถูกขันยึดเข้าไปในเปลือกพอลิเมอร์บาง ๆ หรือถูกหนีบเข้ากับบล็อกเข่าอะลูมิเนียมกลึงที่ทำหน้าที่เป็นฮีตซิงก์ และความต่างนั้นมากพอจะครอบงำการเลือก นี่คือข้อกำหนดข้อเดียวในคู่มือนี้ที่ถูกตอบสนองนอกตัวมอเตอร์ทั้งหมด และเป็นเหตุผลที่ค่าทางความร้อนของผู้ผลิต ซึ่งวัดบนแท่นทดสอบ ในอากาศนิ่ง ในการติดตั้งแบบที่ทีมผสานรวมจะทำซ้ำไม่ได้ จึงไม่อาจถือเป็นการพยากรณ์ได้โดยไม่พูดคุยกันก่อน

แอคชูเอเตอร์ CubeMars ห้ารุ่นในชุดข้อกำหนดชุดเดียว

ตารางด้านล่างอ่านแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ CubeMars ห้ารุ่นเป็นชุดข้อกำหนดชุดเดียว เรียงตามมวล เพราะมวลคือแกนที่ขาถูกออกแบบไปตามนั้น ทุกกรัมที่เพิ่มที่เข่าถูกจ่ายที่สะโพกที่อยู่เหนือขึ้นไป ทุกตัวเลขเป็นค่าที่ผู้ผลิตเผยแพร่ ซึ่งนำมาจากบันทึกสินค้าของแพลตฟอร์มนี้ และทุกค่าที่ได้มาในเนื้อความรอบข้างถูกระบุว่าเป็นการคำนวณ โปรดสังเกตว่าสองในห้ารุ่นเผยแพร่จุดทำงานสำหรับทั้ง 24 V และ 48 V และว่าค่าความเร็วที่เผยแพร่เป็นค่าฝั่งเอาต์พุต ซึ่งถูกหารด้วยอัตราทดแล้วตามที่แสดงไว้ข้างต้น

อัตราทด แรงบิดพิกัดและแรงบิดสูงสุด กระแสไฟฟ้าพิกัด ความเร็วเอาต์พุตที่แรงบิดพิกัด และน้ำหนัก ตามที่ผู้ผลิตเผยแพร่ สำหรับแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ CubeMars ห้ารุ่นที่เชื่อมโยงกับหมวดการใช้งานหุ่นยนต์สี่ขา แรงบิดพิกัดเป็นค่าต่อเนื่องภายในขีดจำกัดทางความร้อนของมอเตอร์ ส่วนแรงบิดสูงสุดเป็นค่าในช่วงสั้น ความเร็วที่ระบุค่าเดียวหมายถึงหน่วย 48 V ส่วนค่าที่เป็นคู่หมายถึง 24 V แล้ว 48 V หน้าต่างรอบการทำงาน สมมติฐานอุณหภูมิแวดล้อม เงื่อนไขการติดตั้ง และความต้านทานทางความร้อน เบื้องหลังค่าแรงบิดทั้งสองค่า อยู่ในเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตมากกว่าในบันทึก และเช่นเดียวกันกับค่าแบ็คแลชของ AK60-6 V3.0 KV80

มีสามสิ่งที่เด่นชัดเมื่ออ่านห้าหน่วยรวมกัน อย่างแรกคือการเรียงตามแรงบิดแทบไม่ตามการเรียงตามมวล หน่วย 570 g เผยแพร่แรงบิดพิกัดมากกว่าหน่วย 621 g และแรงบิดสูงสุดเกือบเท่ากัน เพราะขั้น 8:1 และพิกัด 230 W ของมันต่างจากขั้น 10:1 และพิกัด 230 W ของหน่วยข้าง ๆ หน่วยที่ใช้กำลังเท่ากันลงเอยที่คนละจุดบนเส้นโค้งแรงบิด-ความเร็ว เพราะอัตราทดต่างกัน มวลเพียงอย่างเดียวจึงเป็นตัวแทนที่แย่สำหรับความสามารถในตระกูลนี้ และคอลัมน์อัตราทดคือสิ่งที่อธิบายเรื่องนี้

อย่างที่สองคือสิ่งที่คอลัมน์กระแสบอกเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายต่อนิวตันเมตร สองหน่วยที่มีความหนาแน่นแรงบิดสูงสุด คือหน่วย 570 g และ 960 g ก็เป็นสองหน่วยที่ถูกที่สุดต่อนิวตันเมตรของแรงบิดต่อเนื่อง ที่ราว 0.69 A/Nm และราว 0.59 A/Nm ขณะที่หน่วยที่เบาที่สุดอยู่ในกลุ่มที่แพงที่สุดที่ราว 1.27 A/Nm รูปแบบตามอัตราทดมากกว่าตามขนาด อัตราทดสูงปล่อยให้มอเตอร์เล็กยึดแรงบิดที่กำหนดด้วยกระแสน้อยกว่า และการประหยัดนั้นไม่ฟรี เพราะมันถูกจ่ายด้วยความเร็วเอาต์พุตและด้วยปริมาณโหลดที่การลงพื้นแต่ละครั้งส่งผ่านขั้นลดรอบ

อย่างที่สามคือการที่การคำนวณกำลังและความเร็วไม่ลงตัวเต็มที่สำหรับสองในห้ารุ่น การคูณแรงบิดพิกัดด้วยความเร็วพิกัดแล้วแปลงหน่วยให้ค่าที่ต่างจากกำลังพิกัดที่เผยแพร่ภายในราวหนึ่งเปอร์เซ็นต์สำหรับสามหน่วย คือ AK80-9 V3.0 KV100 ที่ 368 W, AK10-9 V2.0 KV60 ที่ 430 W และ AK60-6 V3.0 KV80 ที่ 74 W เทียบกับจุดทำงาน 24 V ของมัน แต่ให้ค่าสูงกว่าค่าที่เผยแพร่ราว 11 เปอร์เซ็นต์สำหรับ AK80-8 KV60 และสูงกว่าราว 17 เปอร์เซ็นต์สำหรับ AK70-10 KV100 ที่ 48 V ช่องว่างสองข้อหลังไม่ใช่ความผิดพลาดในการคำนวณ มันเป็นสัญญาณว่ากำลังพิกัด แรงบิดพิกัด และความเร็วพิกัดในบันทึกเหล่านั้นถูกวัดภายใต้เงื่อนไขที่ต่างกัน และนั่นคือสิ่งที่ควรเขียนถามผู้ผลิตเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนกำหนดขนาดข้อต่อเทียบกับค่าเหล่านั้นพอดี

อ่านห้ารุ่นข้ามขาหนึ่งข้าง

ขาของหุ่นยนต์สี่ขาเป็นโซ่สั้น ๆ และข้อกำหนดเปลี่ยนไปตามโซ่นั้น การกางออกและหุบเข้าเคลื่อนน้อยต้านแรงบิดต่ำ แต่อยู่บนสุดของโซ่ซึ่งมวลของมันถูกแบกไว้ ข้อต่องอสะโพกแบกน้ำหนักตัวและขับเคลื่อนก้าว ส่วนเข่ารวมงานทั้งสองและรับการลงพื้น ห้าหน่วยแบ่งกันตามโซ่นั้น

ปลาย 380 g: การกางออกและหุบเข้า

AK60-6 V3.0 KV80 เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดที่นี่ที่ 380 g ในเรือนเส้นผ่านศูนย์กลาง 79 mm ยาว 43 mm และเผยแพร่แรงบิดพิกัด 3 Nm กับแรงบิดสูงสุด 9 Nm ผ่านขั้น 6:1 บน 24 V หรือ 48 V พร้อมความเร็วเอาต์พุตพิกัด 233 rpm และไม่มีโหลด 320 rpm ที่ 24 V หรือพิกัด 490 rpm และไม่มีโหลด 640 rpm ที่ 48 V กำลังพิกัดของมันคือ 74 W และกระแสไฟฟ้าพิกัด 3.8 A โดยกระแสสูงสุดที่เผยแพร่คือ 10.3 A ที่ 24 V และ 11.2 A ที่ 48 V ในฐานะแกนม้วนหรือแกนหันของสะโพก มันเข้ากับบทบาทนั้นอย่างใกล้ชิดบนกระดาษ มันเป็นหน่วยที่เบาที่สุดที่นี่ เร็วที่สุดโดยทิ้งห่างมากที่ราว 2940 องศาต่อวินาทีของเอาต์พุตพิกัดที่ 48 V และข้อต่อกางออกเคลื่อนผ่านหลักสิบองศาต้านโหลดพอประมาณ ข้อกังวลคือสองข้อที่กล่าวถึงแล้ว คือค่าใช้จ่ายกระแสต่อนิวตันเมตรสูงที่สุดในชุดที่ราว 1.27 A/Nm และการไม่มีค่าแบ็คแลชที่เผยแพร่ ทั้งสองข้อไม่ได้ตัดมันออก ทั้งคู่เป็นคำถามที่ต้องปิดก่อนสั่งซื้อ

ชั้น 490 g: เข่าและการงอสะโพกบนเครื่องเบา

AK80-9 V3.0 KV100 หนัก 490 g ในเรือนเส้นผ่านศูนย์กลาง 98 mm ที่ยาวเพียง 38.5 mm ซึ่งเป็นหน่วยที่สั้นที่สุดในชุด และสำคัญในจุดที่มีสองโมดูลอยู่คนละด้านของก้านต้นขา และเผยแพร่แรงบิดพิกัด 9 Nm กับแรงบิดสูงสุด 22 Nm ผ่านขั้น 9:1 บน 48 V พร้อมความเร็วเอาต์พุตพิกัด 390 rpm และไม่มีโหลด 570 rpm กำลังพิกัด 368 W กระแสไฟฟ้าพิกัด 12 A และแบ็คแลช 0.25° ด้วย 490 g ที่ 98 mm ทำให้มันเป็นตัวเลือกตามธรรมชาติสำหรับคู่การงอสะโพกกับเข่าบนเครื่องในช่วง 20 ถึง 40 กิโลกรัม ซึ่งแรงบิดช่วงรับน้ำหนักตกอยู่ภายใน 9 Nm และก้าวไม่จำเป็นต้องเร็ว ข้อกังวลคือกระแส 12 A พิกัดสูงที่สุดในชุดนี้ และสิบสองตัวทำงานพร้อมกันจะดึงในทางทฤษฎี 4416 W เครื่องที่สร้างบนหน่วยนี้จึงต้องมีชุดแบตเตอรี่และการออกแบบทางความร้อนที่ถูกกำหนดร่วมกัน ไม่ใช่สืบทอดมา

ชั้น 570 g: จุดที่รอบการทำงาน ไม่ใช่โครงขนาด เป็นตัวตัดสิน

AK80-8 KV60 อยู่ที่ 570 g ในเรือนเส้นผ่านศูนย์กลาง 98 mm ยาว 43.9 mm และเผยแพร่แรงบิดพิกัด 10 Nm กับแรงบิดสูงสุด 25 Nm ผ่านขั้น 8:1 บน 48 V พร้อมความเร็วเอาต์พุตพิกัด 243 rpm และไม่มีโหลด 360 rpm กำลังพิกัด 230 W กระแสไฟฟ้าพิกัด 6.9 A และแบ็คแลช 0.38° เมื่ออ่านเทียบกับหน่วยข้างเคียง มันเป็นรายการที่สมดุลที่สุดในตาราง และเป็นหน่วยที่การเลือกขึ้นอยู่กับรอบการทำงานมากกว่าโครงขนาด มันเผยแพร่แรงบิดพิกัดมากกว่าหน่วย 621 g ที่อยู่ด้านล่างเล็กน้อยขณะดึงกระแสน้อยกว่าเล็กน้อย และไปถึงแรงบิดนั้นผ่านอัตราทดที่สั้นกว่า จึงรักษาความเร็วเอาต์พุตไว้ได้มากกว่า คือ 243 rpm เทียบกับ 310 rpm บนบัสเดียวกัน แต่มาจากกำลังเพียง 230 W เทียบกับ 230 W ของอีกหน่วย ซึ่งเป็นการจับคู่ที่ก่อให้เกิดช่องว่างการไม่ลงตัวที่กล่าวถึงข้างต้น ในจุดที่แพลตฟอร์มต้องการหมายเลขอะไหล่เดียวสำหรับสะโพกและเข่า และยอมกลึงบล็อกติดตั้งเอง นี่คือหน่วยที่คุ้มค่าจะตีราคาก่อน

ชั้น 621 g: ขั้นลดรอบที่แน่นที่สุดในชุด

AK70-10 KV100 เป็นหน่วย 621 g ในเรือนเส้นผ่านศูนย์กลาง 89 mm ยาว 50.25 mm เผยแพร่แรงบิดพิกัด 8.3 Nm กับแรงบิดสูงสุด 24.8 Nm ผ่านขั้น 10:1 บน 24 V หรือ 48 V พร้อมความเร็วเอาต์พุตพิกัด 148 rpm และไม่มีโหลด 240 rpm ที่ 24 V หรือพิกัด 310 rpm และไม่มีโหลด 480 rpm ที่ 48 V กำลังพิกัดคือ 230 W และกระแสไฟฟ้าพิกัด 7.2 A ลักษณะที่แยกมันออกในชุดนี้คือแบ็คแลช 0.2° ซึ่งแน่นที่สุดที่นี่ และขั้น 10:1 ของมันสูงที่สุด ซึ่งรวมกันชี้ไปที่เครื่องที่คอนโทรลเลอร์พึ่งพาการรู้ว่าเท้าอยู่ที่ใดโดยไม่วัดโดยตรง มันยังมีอัตราส่วนระหว่างแรงบิดสูงสุดต่อแรงบิดพิกัดกว้างที่สุดในชุดนี้ร่วมกับหน่วยที่เบาที่สุด ที่ราว 3.0 จึงมีส่วนเผื่อภาวะชั่วครู่ตามนามสูงสุด ว่าส่วนเผื่อนั้นจะรอดจากการทำงานต่อเนื่องหรือไม่เป็นหนึ่งในคำถามที่บันทึกเปิดค้างไว้ ผู้ผลิตเผยแพร่คลิปโชว์เคสของหน่วยนี้ในงานหุ่นยนต์พลวัต ฝังไว้ด้านล่าง

ปลาย 960 g: เครื่องหนัก หรือน้ำหนักบรรทุกหนัก

AK10-9 V2.0 KV60 เป็นหน่วยที่ใหญ่ที่สุดที่นี่ที่ 960 g ในเรือนเส้นผ่านศูนย์กลาง 98 mm ยาว 61.7 mm เผยแพร่แรงบิดพิกัด 18 Nm กับแรงบิดสูงสุด 48 Nm ผ่านขั้น 9:1 บน 24 V หรือ 48 V พร้อมความเร็วเอาต์พุตพิกัด 109 rpm และไม่มีโหลด 160 rpm ที่ 24 V หรือพิกัด 228 rpm และไม่มีโหลด 320 rpm ที่ 48 V กำลังพิกัดคือ 430 W กระแสไฟฟ้าพิกัด 10.6 A และกระแสสูงสุด 29.8 A พร้อมแบ็คแลช 0.33° และ encoder คู่ ซึ่งเป็นการจัดวางที่ให้ช่องหนึ่งอ่านโรเตอร์และอีกช่องอ่านเอาต์พุตผ่านขั้นลดรอบ มันผลิตแรงบิดด้วยวิธีที่ต่างจากอีกสี่หน่วย แทนที่จะใช้อัตราทดที่สูงกว่า มันใช้มอเตอร์ที่ใหญ่กว่าที่ 9:1 เดียวกัน จึงรักษาความเร็วเอาต์พุตไว้ได้มากกว่าที่หน่วยอัตราทดสูงที่มีแรงบิดเท่ากันจะทำ การผสมนั้นเหมาะกับเครื่องในชั้น 60 กิโลกรัม แพลตฟอร์มที่แบกแขนกลหรือหัวเซนเซอร์ หรือขาใดก็ตามที่มีสะโพกต้องเหยียดออกเร็ว ๆ ต้านโหลด แต่ที่ 960 g ชุดสิบสองตัวรวมเป็น 11.52 kg ของแอคชูเอเตอร์ก่อนสิ่งอื่นใด ซึ่งเป็นตัวเลขที่มักส่งนักออกแบบกลับไปที่ตรงกลางของตารางนี้

แพลตฟอร์มหุ่นยนต์สี่ขาที่แอคชูเอเตอร์ขาเหล่านี้เหมาะ

ทั้งห้าหน่วยถูกเชื่อมโยงบน ToBMS กับหมวดการใช้งานหุ่นยนต์สี่ขา ซึ่งสะท้อนว่างานเฉพาะทางแคบเพียงใด คือข้อต่อขาของหุ่นยนต์สี่ขาที่ข้อจำกัดผูกมัดคือการรับน้ำหนักซ้ำ ๆ ระหว่างช่วงรับน้ำหนัก มากกว่าเอาต์พุตสูงสุด

แพลตฟอร์มตรวจสอบและสำรวจ

กลุ่มเดียวที่ใหญ่ที่สุดของหุ่นยนต์สี่ขาที่ใช้งานจริงในปัจจุบันเดินอยู่ในพื้นที่อุตสาหกรรม ได้แก่ โรงกลั่น สถานีไฟฟ้าย่อย ไซต์ก่อสร้าง ดาดฟ้านอกชายฝั่ง โดยแบกกล้อง กล้องถ่ายภาพความร้อน หรือเซนเซอร์แก๊ส ภาระงานช้า ต่อเนื่อง และยาวนาน เครื่องหนึ่งอาจยืนอยู่บนขาเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงในแต่ละครั้ง ยืนบ่อยครั้งเพื่ออ่านมาตรวัด และปีนบันไดหรือก้าวข้ามแนวสายเคเบิล นั่นคือรูปแบบการยืนค้างระหว่างช่วงรับน้ำหนักที่อธิบายไว้ข้างต้นเกือบพอดี ซึ่งทำให้แรงบิดพิกัดและกระแสไฟฟ้าพิกัดเป็นตัวเลขกำหนดขนาด แทนที่จะเป็นแรงบิดสูงสุด และทำให้ตรงกลางของตารางนี้ คือหน่วย 490 g และ 570 g เป็นจุดเริ่มต้นตามปกติเมื่อเครื่องอยู่ในช่วง 20 ถึง 40 กิโลกรัม

แพลตฟอร์มวิจัยและวิชาการ

งานวิจัยการเคลื่อนที่แบบขาด้องการข้อต่อที่สั่งงานหนัก ๆ ได้ในจังหวะหนึ่งและถูกขับย้อนกลับได้ในจังหวะถัดไป พร้อมข้อมูลป้อนกลับที่เผยแพร่เพื่อปิดวงควบคุม และมักเอนเอียงไปทางสิ่งที่มีเอกสารครบถ้วนกว่า มากกว่าสิ่งที่ถูกปรับให้แน่นกว่า ทั้งห้าหน่วยเผยแพร่ไดรฟ์ FOC, KV, Ke และจำนวนคู่ขั้ว และ AK10-9 V2.0 KV60 ยังมี encoder คู่ จึงอ่านได้ทั้งสองด้านของขั้น 9:1 ในจุดที่โครงการกำลังสร้างการควบคุมมากกว่าสร้างผลิตภัณฑ์ เอกสารนั้นมีค่ามากกว่าสิบเปอร์เซ็นต์สุดท้ายของความหนาแน่นแรงบิด

เครื่องแบบขาเพื่อเกษตรกรรมและงานกลางแจ้ง

พื้นเกษตรกรรมเป็นงานที่โหดที่สุดที่นี่ ทั้งดินนุ่ม ทางลาด เศษซาก และความชื้น ซึ่งล้วนดันแรงบิดช่วงรับน้ำหนักอย่างคาดเดาไม่ได้ และเรียกร้องการปิดผนึกที่ข้อต่อ เงื่อนไขเหล่านั้นคัดค้านหน่วยที่เล็กที่สุดในชุดนี้ ซึ่งค่าแรงบิดพิกัด 3 Nm เหลือส่วนเผื่อน้อยเมื่อเท้าจมลง และสนับสนุนหน่วย 570 g และ 621 g ซึ่งแรงบิดพิกัดสูงกว่าโดยใช้กระแสใกล้เคียงกัน มันยังเป็นภาระงานที่แบ็คแลชที่เผยแพร่มีคุณค่า เพราะขาที่ก้าวลงบนพื้นไม่เรียบไม่มีสิทธิ์สันนิษฐานว่าเท้าลงตรงที่คอนโทรลเลอร์คาดไว้

แพลตฟอร์มแบบล้อติดขาและแบบผสม

กลุ่มที่เติบโตขึ้นติดล้อไว้ที่ปลายขาแต่ละข้าง กลิ้งบนพื้นเรียบและก้าวข้ามสิ่งกีดขวาง ภาระงานแบ่งเป็นสองส่วน ช่วงยาวที่แรงบิดต่ำมากระหว่างกลิ้ง คั่นด้วยภาวะชั่วครู่สั้นและหนักเมื่อเครื่องก้าว นั่นสนับสนุนหน่วยที่มีค่าต่อเนื่องแข็งแรงและหน้าต่างระหว่างสูงสุดต่อพิกัดกว้าง มากกว่าหน่วยที่ปรับให้เหมาะกับปลายใดปลายหนึ่ง และประสบการณ์ที่เก็บได้จากฝั่งล้อของตระกูลนี้ถ่ายทอดมาที่นี่ได้ดี หมวดการใช้งานหุ่นยนต์ล้อและ AGV ครอบคลุมปลายนั้นของภาระงาน

ลำดับการกำหนดขนาดสำหรับขาหุ่นยนต์สี่ขา

สามขั้นตอนรองรับการตัดสินใจส่วนใหญ่ ตามลำดับนี้ เพราะแต่ละขั้นจำกัดสิ่งที่ขั้นถัดไปต้องส่งมอบให้แคบลง

กำหนดภาระของรอบการเดินก่อนแรงบิด

เขียนลงไปก่อนจะถึงหมายเลขรุ่นใด ๆ ได้แก่ มวลเครื่องรวมน้ำหนักบรรทุก ท่าทางขากรณีเลวร้ายที่สุดและแขนโมเมนต์ของมัน รอบการเดินและจังหวะก้าว สัดส่วนช่วงรับน้ำหนัก และจำนวนขาที่แตะพื้นในชั่วขณะที่เลวร้ายที่สุด จากค่าเหล่านั้น ให้หาค่าแรงบิดต่อเนื่องในช่วงรับน้ำหนักที่ข้อต่อแต่ละข้อ ภาวะชั่วครู่สูงสุดที่การสัมผัสพื้นและการผลักตัว และการกวาดของข้อต่อที่แต่ละช่วงเรียกร้อง ชุดสามค่านั้น คือค่าต่อเนื่อง ภาวะชั่วครู่ และการกวาด ที่ถูกนำไปเทียบกับสามคอลัมน์ในตารางนี้ และการข้ามค่ากลางคือวิธีที่เครื่องหนึ่งลงเอยด้วยขาที่ยึดท่าทางได้แต่ล้มเหลวตอนลงพื้น

กำหนดบัสและผลรวมของข้อต่อสิบสองข้อเป็นลำดับที่สอง

เลือกแรงดันบัสก่อนเปรียบเทียบหน่วย เพราะหลายหน่วยเผยแพร่ค่าที่ต่างกันที่ 24 V และ 48 V และการเปรียบเทียบเปลี่ยนรูปไปตามว่าใช้ค่าใด AK60-6 V3.0 KV80 เพิ่มความเร็วเอาต์พุตขึ้นราวสองเท่าระหว่างสองระดับนั้น ส่วน AK70-10 KV100 และ AK10-9 V2.0 KV60 เปลี่ยนด้วยตัวคูณที่ใกล้เคียงกันหรือเล็กกว่า จากนั้นรวมกระแสไฟฟ้าพิกัดของหน่วยที่เลือกไว้ทั่วทั้งสิบสองแกน และตรวจค่านั้นเทียบกับการคายประจุต่อเนื่องของชุดแบตเตอรี่และเทียบกับความสามารถของตัวเครื่องในการระบายความร้อนออก หน่วยที่ชนะการเปรียบเทียบต่อข้อต่ออาจแพ้การเปรียบเทียบระดับระบบในขั้นนี้เพียงขั้นเดียว

เขียนพื้นฐานของพิกัดไว้เป็นลายลักษณ์อักษร

ถามผู้ผลิต สำหรับหน่วยในรายการคัดเลือกสั้น ว่าแรงบิดสูงสุดยึดไว้ได้นานเท่าใดและทำซ้ำได้บ่อยแค่ไหน แรงบิดพิกัดและกำลังพิกัดตั้งสมมติฐานอุณหภูมิแวดล้อมและรูปแบบการติดตั้งใด ขีดจำกัดกระแสสูงสุดในไดรฟ์ถูกตั้งไว้ที่เท่าใด ค่าแบ็คแลชที่เผยแพร่เป็นค่าสูงสุดหรือค่าปกติ และความต้านทานทางความร้อนจากขดลวดถึงตัวเรือนเป็นเท่าใด สี่ในห้าบันทึกด้านล่างไม่ได้เผยแพร่หน้าต่างรอบการทำงานเลย สองรายการลงตัวไม่สมบูรณ์ระหว่างคอลัมน์กำลัง แรงบิด และความเร็วของตัวเอง และหนึ่งรายการไม่มีค่าแบ็คแลช คำถามเหล่านี้จึงไม่มีข้อใดเป็นคำถามเชิงวาทศิลป์

คำถามที่พบบ่อย

แหล่งข้อมูลทางการ

CubeMars เผยแพร่เอกสารผลิตภัณฑ์สำหรับช่วงแอคชูเอเตอร์ที่รวบรวมไว้ใต้ส่วนแหล่งข้อมูลของแพลตฟอร์ม และแต่ละรุ่นมีหน้าอย่างเป็นทางการที่บรรจุข้อกำหนดฉบับเต็ม เส้นโค้งสมรรถนะ และแบบการติดตั้ง โดยช่วงผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตเป็นจุดเริ่มต้น และแอคชูเอเตอร์ห้ารุ่นในคู่มือนี้มีเอกสารแยกกัน รวมทั้ง AK80-8 KV60 และ AK10-9 V2.0 KV60 ผู้ผลิตยังคงเป็นแหล่งอ้างอิงความจริงสำหรับเส้นโค้งแรงบิด พิกัดความร้อน พื้นฐานของแบ็คแลช และการตั้งค่าไดรฟ์ ส่วน ToBMS ดูแลให้ชั้นการค้นหาค้นหาและเปรียบเทียบได้ และตัวเลขที่ใช้ในคู่มือนี้เป็นค่าที่เผยแพร่และเก็บไว้ในบันทึกสินค้าของแพลตฟอร์ม

ไปต่อที่ไหน

คู่มือที่ใกล้เคียงที่สุดกับคู่มือนี้คือ มอเตอร์ BLDC สำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์: วิธีจับคู่แรงบิด ความเร็ว และขนาด ซึ่งอ่านอีกแปดหน่วยจากตระกูลเดียวกันกับโซ่ข้อต่อสองขา เป็นจุดเทียบเคียงที่มีประโยชน์ตรงนี้ เพราะฮิวแมนนอยด์ก็ต้องทรงตัวและมีช่วงรับน้ำหนักเช่นกัน และการอ่านสองฉบับคู่กันจะแยกข้อจำกัดที่เป็นของเครื่องแบบขาโดยทั่วไปออกจากข้อจำกัดที่เป็นของสี่ขาโดยเฉพาะ แอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์: วิธีเลือกแอคชูเอเตอร์แบบรวมสำหรับข้อต่อหุ่นยนต์ ครอบคลุมหมวดที่การเลือกครั้งนี้ดึงมา และ วิธีเลือกโมดูลข้อต่อ: แอคชูเอเตอร์ CubeMars ห้ารุ่นตั้งแต่ 190 g ถึง 1.4 kg เข้าหาฮาร์ดแวร์เดียวกันจากข้อต่อที่ประกอบเสร็จ แทนที่จะจากรอบการเดิน

ในจุดที่การอภิปรายหันไปที่อัตราทดโดยเฉพาะ แอคชูเอเตอร์ QDD: สิ่งที่อัตราทด 8:1 มอบให้ อธิบายว่าขั้นอัตราทดต่ำเปลี่ยนอะไรในความเฉื่อยสะท้อน ความโปร่งใส และความสามารถขับย้อนกลับ ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนที่ซ่อนอยู่ในคอลัมน์อัตราทดของทุกตารางที่นี่ สำหรับบริบทที่กว้างขึ้นว่าชั้นของมอเตอร์เกี่ยวข้องกันอย่างไร มอเตอร์ BLDC: คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับประเภท, ข้อกำหนด และการเลือก วางแอคชูเอเตอร์แบบผสานรวมไว้ท่ามกลางหมวดอื่น ๆ

หากต้องการทำรายการคัดเลือกสั้นแทนการค้นคว้า ให้กรองตัวเลือกตามแรงบิด แรงดัน มวล และโครงขนาดใน การเลือก แล้วนำมาเทียบกันใน เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ ชั้นข้อต่อที่เกี่ยวข้องถูกจัดกลุ่มไว้ในหมวดหุ่นยนต์สี่ขา หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ หุ่นยนต์ล้อ โมดูลข้อต่อ และ หุ่นยนต์โครงกระดูกภายนอก ของแพลตฟอร์ม หมวดแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ เก็บห้าหน่วยที่เปรียบเทียบกันที่นี่ และหน้า CubeMars รวบรวมส่วนที่เหลือของช่วงผลิตภัณฑ์