EN
Links Rápidos
A crescente demanda por automação nas indústrias de manufatura e de serviços está impulsionando o rápido desenvolvimento de robôs humanoides. Com o aumento no número de graus de liberdade (DOF) e a melhoria na velocidade de resposta ao ambiente, os robôs humanoides tornaram-se mais sofisticados, permitindo que simulem movimentos humanos de forma mais realista. Maior número de graus de liberdade significa que os robôs humanoides exigem mais acionadores de motor, e os indutores desempenham um papel importante nos sistemas de controle de motor, gerenciamento de energia e processamento de sinal dos robôs humanoides.
1- Aplicação principal dos indutores em robôs humanoides
Os indutores são usados principalmente em robôs humanoides no acionamento de motores, gerenciamento de energia e processamento de sinal.
Acionamento de motor: Robôs humanóides de alta gama no mercado geralmente possuem 40 a 50 motores articulados, que determinam a liberdade e flexibilidade do robô. O indutor faz o motor girar suavemente por meio do armazenamento de energia e da corrente contínua, ajudando o sistema de controle do motor do robô humanoide a alcançar movimento articular, ajuste de atitude e equilíbrio dinâmico. Acionamentos de motor e cargas de alta potência exigem indutores com características de alta corrente de saturação e alta capacidade de condução de corrente para lidar com flutuações instantâneas de corrente. Ao mesmo tempo, é necessário reduzir perdas para melhorar a eficiência do sistema e aumentar a vida útil da bateria.
Gestão da energia: Os indutores são componentes essenciais dos conversores CC-CC (como circuitos buck e boost) em sistemas de gerenciamento de energia, fornecendo alimentação estável em diferentes tensões para processadores de IA, sensores, módulos de comunicação, etc., otimizando a distribuição e eficiência da conversão de energia. São exigidos baixa resistência em corrente contínua (DCR), alta eficiência de conversão para reduzir perdas de potência, alta corrente de saturação e boa estabilidade térmica.
Processamento de sinal: Em sistemas de processamento de sinais, os indutores são usados principalmente para suprimir ruídos de alta frequência e EMI, garantindo a pureza do sinal. Por exemplo, no sistema de percepção, ajudam a realizar a percepção e o feedback interativo de robôs humanoides sobre o ambiente externo. Em sistemas de comunicação e controle, os indutores utilizam design EMI para garantir a capacidade anti-interferência de radares, câmeras, comunicação sem fio e outros módulos, melhorando a estabilidade operacional dos equipamentos.
Figura 1: A localização principal do motor articulado do robô humanoide (imagem da TI)
2- A demanda por indutores para robôs humanoides
O sistema eletrônico de robôs humanoides é complexo, e para alcançar um controle preciso de movimento e comunicação confiável, é indispensável o suporte de componentes básicos como indutores. As características técnicas dos robôs humanoides também determinam suas altas exigências quanto ao desempenho e projeto estrutural dos produtos indutores. Os requisitos são principalmente os seguintes:
2.1 Miniaturização e alta densidade de potência
O espaço interno dos robôs humanóides é extremamente compacto, integrando um grande número de motores, unidades de computação (CPUs/GPUs), sensores, etc., e a placa de circuito de alimentação (como POL, conversor point-of-load) deve ser miniaturizada. Os indutores precisam ser pequenos e leves para se adaptarem a projetos estruturais compactos, além de possuírem alta densidade de potência para suportar alta potência em uma área reduzida. Indutores com construção moldada ou blindada conseguem suportar correntes de saturação e correntes de elevação térmica muito altas em um tamanho físico pequeno, o que é essencial para alcançar alta saída de potência em um espaço limitado.
2.2 Elevado desempenho antiinterferência eletromagnética
O ambiente eletromagnético interno dos robôs é complexo, com circuitos digitais de alta velocidade, ruído elevado de comutação proveniente dos controladores de motor e sensores sensíveis (como IMUs e câmeras). O uso de indutores sem blindagem gerará um campo magnético intenso e se tornará uma fonte de interferência eletromagnética, o que afetará seriamente a estabilidade das leituras dos sensores e do sistema de controle. O indutor blindado apresenta vazamento magnético mínimo, reduzindo efetivamente a interferência eletromagnética e garantindo o funcionamento confiável dos demais componentes do sistema. Portanto, indutores moldados, indutores de alta corrente e outros indutores de potência com estruturas magnéticas blindadas são opções mais ideais.
2.3 Alta corrente de saturação
A carga dinâmica do robô muda drasticamente, como ao iniciar subitamente, em movimento ou ao levantar objetos pesados, a corrente do motor e da unidade de computação dispara instantaneamente. O indutor deve ser capaz de evitar a saturação magnética em altas correntes (ou seja, o valor da indutância não deve cair acentuadamente), caso contrário, o laço de potência sairá de controle, causando colapso da tensão do sistema e reinicialização. Portanto, a indutância precisa ter as características de "saturação suave", ou seja, ao se aproximar da corrente de saturação, o valor da indutância diminui lentamente, ao invés de despencar abruptamente. Isso fornece uma margem de segurança para o sistema de controle de potência e melhora a confiabilidade do sistema.
2.4 Elevado desempenho contra vibração e impacto
Robôs humanoides se movem frequentemente, apresentam muitas vibrações mecânicas e o indutor precisa ter resistência a vibração e choque, suas soldas devem ser firmes e o invólucro e a bobina interna precisam suportar tensões mecânicas. O indutor da estrutura moldada solidifica completamente a bobina no interior do material magnético, o que confere uma resistência mecânica extremamente alta e uma excelente resistência a choques, sendo assim amplamente utilizado em sistemas de robôs humanóides.
2.5 Adaptar-se a ambientes de alta frequência e alta temperatura
O indutor precisa possuir boas características de alta frequência, podendo efetivamente suprimir interferências de alta frequência, reduzir ondulações e ruídos, e manter baixas perdas energéticas em altas frequências para melhorar a eficiência de conversão.
Além disso, o indutor deve ser capaz de manter o valor da indutância estável em um ambiente de alta temperatura, com pequena redução no valor Q e desempenho que não se degrada facilmente, garantindo assim que o desempenho do indutor no robô seja confiável durante o trabalho prolongado.
Fig.2 Aplicação do indutor em robôs humanóides
3- Codaca solução de indutor para robôs humanóides
Em aplicações como robôs humanóides, que combinam alta densidade de potência, alta eficiência, alta confiabilidade, ambientes complexos de EMI e condições mecânicas rigorosas, indutores de alto consumo, blindados, com núcleo de pó de liga tornaram-se a escolha incontestável nos circuitos de alimentação, especialmente nas fontes POL para unidades centrais de processamento e acionamentos dos motores das juntas, devido às suas vantagens abrangentes de desempenho. Seu design equilibra perfeitamente os três desafios principais: desempenho, tamanho e confiabilidade.
Por meio de pesquisa independente e inovação tecnológica, a Codaca fornece soluções adaptativas de indutores para robôs humanoides, tendo lançado diversas categorias e modelos de produtos, tais como indutores de alta corrente com estrutura blindada magnética, indutores moldados finos e leves e indutores de modo comum. Pode oferecer diferentes características elétricas para atender aos requisitos de alto desempenho dos indutores em diversos cenários de robôs humanoides, sendo amplamente utilizado em módulos de comunicação e navegação do robô, módulos de energia, módulos de acionamento de motor, placas de controle de robô e outros módulos.
3.1 Indutor de potência compacto de alta corrente
Indutores de potência de alta corrente compactos são principalmente usados em módulos DC-DC nos sistemas de acionamento de motores e gerenciamento de energia de robôs humanóides. O indutor de alta corrente adota o material de núcleo magnético de pó metálico de baixa perda desenvolvido independentemente pela Codaca, que possui as características de alta corrente de saturação, baixa perda, alta eficiência de conversão e alta temperatura de operação, garantindo o desempenho e a durabilidade dos robôs humanóides. A corrente do indutor de alta corrente pode chegar a 422 A e a temperatura de operação pode atingir até 170 °C. Ao mesmo tempo, o produto adota uma estrutura magnética blindada, apresentando forte desempenho contra interferência eletromagnética. Atende plenamente às necessidades dos robôs humanóides em relação à alta corrente de saturação, alta temperatura de operação e baixa interferência eletromagnética.
Modelos Recomendados: CSBX , CSBA , CSCM , CSUT , CSCIL , etc.
3.2 Indutores moldados finos e leves
Indutores moldados são usados principalmente em módulos de exibição de robôs humanóides, módulos de controle de tela sensível ao toque, módulos DC-DC, etc. As bobinas de potência moldadas adotam o pó de liga de baixa perda desenvolvido independentemente pela CODACA, que apresenta baixa perda, alta eficiência, ampla frequência de aplicação e pode reduzir o ruído a níveis ultra-baixos. Adota um design fino e leve (tamanho mínimo de 2 mm), economiza espaço no PCB, é adequado para montagem de alta densidade e possui alta resistência a choques mecânicos e vibração (resistência à vibração superior a 10G), atendendo às necessidades de robôs humanóides em alta densidade de potência e alta estabilidade.
Modelos Recomendados: CSAG , CSAC , CSAB , CSEB , CSHB , etc.
3.3 indutor de potência SMD
Indutores de potência Codaca SMD são usados principalmente em módulos de câmera, módulos de áudio, módulos DC-DC, etc., podendo atender às necessidades de tamanho reduzido do indutor, alta corrente e alta eficiência de conversão, entre outros.
Modelos Recomendados: SPRHS , CSUS , CRHSM , VCRHS , SPQ , etc.
Como fornecedor líder na área de tecnologia de componentes magnéticos, a Codaca Electronics tem se dedicado ao desenvolvimento de indutores há 24 anos, e os engenheiros podem ajustar o valor adequado de indutância, corrente nominal, frequência de comutação, tamanho do produto, etc., de acordo com os requisitos específicos de desempenho de cada subsistema do robô humanoide para indutores. Por favor, entre em contato com a equipe de vendas da Codaca para obter informações mais detalhadas.