EN
Швидкі посилання
Зростаючий попит на автоматизацію у виробничих та сервісних галузях сприяє швидкому розвитку гуманоїдних роботів. Із збільшенням кількості ступенів свободи (DOF) та покращенням швидкості реакції на навколишнє середовище, гуманоїдні роботи стають все досконалішими, що дозволяє їм реалістичніше імітувати людські рухи. Більша кількість ступенів свободи означає, що гуманоїдним роботам потрібно більше приводів двигунів, а індуктори відіграють важливу роль у системах керування двигунами, управління живленням та обробки сигналів.
1- Основне застосування індукторів у гуманоїдних роботах
Індуктори використовуються в гуманоїдних роботах переважно для приводів двигунів, управління живленням та обробки сигналів.
Привід двигуна: Високопродуктивні гуманоїдні роботи на ринку зазвичай мають 40-50 шарнірних двигунів, які визначають свободу та гнучкість рухів робота. Індуктор забезпечує плавне обертання двигуна за рахунок накопичення енергії та вирівнювання струму, сприяючи системі керування двигунами гуманоїдного робота у реалізації рухів у суглобах, регулювання положення та динамічної рівноваги. Драйвери двигунів і високовольтні навантаження вимагають використання індукторів із високою характеристикою насичення струму та високою здатністю до проводження струму, щоб впоратися з миттєвими коливаннями струму. У той же час необхідно зменшити втрати для підвищення ефективності системи та збільшення терміну роботи акумулятора.
Керування енергоспоживанням: Індуктивності є основними компонентами перетворювачів постійного струму (наприклад, понижувальних і підвищувальних кіл) у системах управління живленням, забезпечуючи стабільне електроживлення при різних напругах для процесорів штучного інтелекту, датчиків, модулів зв'язку тощо, оптимізуючи розподіл енергії та ефективність перетворення. Потрібні низькі втрати постійного струму (DCR), висока ефективність перетворення для зменшення втрат потужності, високий струм насичення та гарна температурна стабільність.
Обробка сигналу: У системах обробки сигналів індуктивності використовуються переважно для пригашення високочастотних перешкод та ЕМІ, забезпечуючи чистоту сигналу. Наприклад, у системі сприйняття вони допомагають реалізувати сприйняття та інтерактивний зворотний зв'язок гуманоїдних роботів із зовнішнім середовищем. У системах зв'язку та керування індуктивності використовуються в конструкціях ЕМІ для забезпечення перешкодостійкості радарів, камер, бездротових зв'язків та інших модулів, а також підвищення експлуатаційної стабільності обладнання.
Малюнок 1: Основне розташування двигуна суглоба гуманоїдного робота (зображення від TI)
2- Попит на індуктивності для гуманоїдних роботів
Електронна система гуманоїдних роботів є складною, і для досягнення точного контролю руху та надійного зв'язку не можна обійтися без підтримки базових компонентів, таких як індуктивності. Технічні характеристики гуманоїдних роботів також визначають їх високі вимоги щодо продукових характеристик та конструктивного виконання індуктивних елементів. Основні вимоги наступні:
2.1 Мініатюризація та висока потужність
Внутрішній простір гуманоїдних роботів є надзвичайно компактним, інтегруючи велику кількість двигунів, обчислювальних блоків (CPU/GPU), сенсорів тощо, а тому друкована плата живлення (наприклад, POL, перетворювач близько навантаження) має бути мініатюризованою. Індуктивності повинні бути маленькими та легкими, щоб відповідати компактним конструкційним рішенням, а також мати високу потужність, щоб забезпечити високу продуктивність у малих габаритах. Індуктивності з литою чи екранованою конструкцією можуть витримувати дуже великі струми насичення та струми підвищення температерії у малих габаритах, що є необхідним для досягнення високої вихідної потужності у обмеженому просторі.
2.2 Висока стійкість до електромагнітних перешкод
Внутрішнє електромагнітне середовище роботів є складним, оскільки включає швидкодіючі цифрові схеми, потужні імпульсні перешкоди від драйверів двигунів та чутливі датчики (наприклад, IMU та камери). Використання неекранованих котушок індуктивності призведе до створення сильного магнітного поля та стане джерелом електромагнітних перешкод, що серйозно впливатиме на стабільність показань датчиків і системи керування. Екрановані котушки мають мінімальне магнітне просочення, ефективно зменшуючи електромагнітні перешкоди та забезпечуючи надійну роботу інших компонентів системи. Тому формовані котушки, котушки живлення з великим струмом та інші котушки живлення з магнітними екранованими структурами є більш ідеальним вибором.
2.3 Високий струм насичення
Динамічне навантаження робота змінюється дуже різко, наприклад, під час раптового запуску, руху або піднімання важких предметів, струм двигуна та обчислювального блоку миттєво зростає. Індуктивний елемент повинен бути здатним уникати магнітного насичення при високих струмах (тобто значення індуктивності не повинно різко падати), інакше потужнісний ланцюг вийде з-під контролю, що призведе до падіння напруги в системі та її перезапуску. Тому індуктивність повинна мати характеристику "м'якого насичення", тобто при наближенні до струму насичення значення індуктивності повинно знижуватися повільно, а не стрімко. Це забезпечує буфер для системи керування живленням і підвищує надійність системи.
2.4 Висока стійкість до вібрацій та ударів
Гуманоїдні роботи часто рухаються, мають значну механічну вібрацію, і дросель повинен мати стійкість до вібрації та ударів; його паяні з'єднання мають бути міцними, а корпус і внутрішній котушка можуть витримувати механічні навантаження. Дросель у формованій структурі повністю затвердіває котушку всередині магнітного матеріалу, що забезпечує надзвичайно високу механічну міцність і дуже сильну стійкість до ударів, тому він широко використовується в системах гуманоїдних роботів.
2.5 Адаптація до високочастотних і високотемпературних умов
Дросель повинен мати гарні високочастотні характеристики, які ефективно пригнічують високочастотні перешкоди, зменшують пульсації та шуми, а також зберігають низькі втрати енергії на високих частотах для підвищення ефективності перетворення.
Крім того, індуктор повинен зберігати стабільне значення індуктивності в умовах високої температери, мати незначне зниження значення Q та стійкість до деградації характеристик, щоб забезпечити надійну роботу індуктивності робота протягом тривалого часу.
Мал. 2 Застосування індуктора в людиноподібному роботі
3- Codaca рішення з індуктора для людиноподібних роботів
У застосуваннях, таких як людиноподібні роботи, які поєднуюють високу потужність, високу ефективність, високу надійність, складне електромагнітне випромінювання та жорсткі механічні умови, індуктори з високим струмом, екрановані, зі сплавним порошковим осердям стали беззаперечним основним вибором у ланцюгах живлення, особливо в POL-джерелах живлення для обчислювальних ядер та приводів суглобів, завдяки ї комплексним перевагам у продуктивності. Його конструкція ідеально поєднує три основні виклики: продуктивність, розмір і надійність.
Шляхом незалежних досліджень та розробок і технологічних інновацій компанія Codaca пропонує адаптивні рішення індукторів для гуманоїдних роботів. Компанія випустила кілька категорій і моделей продуктів, зокрема екрановані конструкції потужних індукторів великого струму, тонкі та легкі литі індуктори, а також дроселі з загальним режимом. Продукція забезпечує різні електричні характеристики, щоб відповідати високим вимогам до індукторів у різних сценаріях використання гуманоїдних роботів, і широко застосовується в модулях зв'язку та навігації роботів, енергетичних модулях, модулях керування двигунами, контрольних платах роботів та інших модулях.
3.1 Компактний потужний індуктор великого струму
Компактні індуктивності живлення високого струму використовуються переважно в модулях постійного струму у системах двигунів і управління енергопостачанням гуманоїдних роботів. Високострумовий індуктивний елемент виготовлений із низьковтратного магнітного порошкового осердя з металу, розробленого незалежно компанією Codaca, що має характеристики високого струму насичення, низьких втрат, високої ефективності перетворення та високої робочої температури, що забезпечує продуктивність і тривалий термін роботи гуманоїдних роботів. Високострумовий індуктивний елемент може досягати 422 А, а робоча температура — до 170 °C. У той самий час, продукт має екрановану магнітну конструкцію, що забезпечує високий рівень електромагнітної інтерференції. Він цілком відповідає вимогам гуманоїдних роботів щодо високого струму насичення, високої робочої температури та низького рівня електромагнітних перешкод.
Рекомендовані моделі: CSBX , CSBA , CSCM , CSUT , CSCIL , тощо.
3.2 Тонкі та легкі литі індуктивні елементи
Формовану індуктивність використовуються переважно в модулях відображення людиноподібних роботів, модулях сенсорного керування, модулях постійного струму (DC-DC) тощо. Пресовані силові дроселі використовують низьковтратний сплав порошку, розроблений незалежно компанією CODACA, який характеризується низькими втратами, високою ефективністю, широким діапазоном робочих частот і може звести шум до ультранизького рівня. Конструкція є тонкою та легенькою (мінімальний розмір 2 мм), економить місце на друкованій платі, підходить для високощільного монтажу, має високу стійкість до механічних ударів і вібрації (стійкість до вібрації понад 10G), що відповідає вимогам людиноподібних роботів до високої потужності та високої стабільності.
Рекомендовані моделі: CSAG , CSAC , CSAB , CSEB , CSHB , тощо.
3,3 SMD силовий індуктивний елемент
Codaca SMD силові індуктивні елементи використовуються переважно в модулях камер, аудіомодулях, модулях постійного струму (DC-DC) тощо, що задовольняє потреби у малому розмірі індуктивного елемента, великому струмі, високій ефективності перетворення тощо.
Рекомендовані моделі: SPRHS , CSUS , CRHSM , VCRHS , SPQ , тощо.
Як провідний постачальник у галузі технології магнітних компонентів, Codaca Electronics протягом 24 років спеціалізується на розробці індуктивних елементів, і інженери можуть підібрати відповідне значення індуктивності, номінальний струм, частоту перемикання, розмір продукту тощо, враховуючи конкретні експлуатаційні вимоги кожної підсистеми людиноподібного робота для індуктивних елементів. Для отримання більш детальної інформації, будь ласка, зв'яжіться зі співробітниками продажу Codaca.