تعمل محركات ويتستون ذات التدفق المحوري على تشغيل مفاصل الروبوتات البشرية

عندما تبدأ الروبوتات البشرية في العمل، يجب إعادة تصميم المحركات التي تحرك مفاصلها - كيف تصبح محركات التدفق المحوري ويتستون 'العضلات الأساسية' في الروبوتات

في عام 2026، ستكون صناعة الروبوتات البشرية في فجر النمو الهائل. Tesla Optimus، وXiaomi CyberOne، وUnitree H1 - تنتقل العشرات من الروبوتات البشرية من المختبرات إلى المصانع والمنازل. تعتمد كل عملية مشي أو قفزة أو إمساك تقوم بها هذه الروبوتات على الحركة المنسقة لعشرات المفاصل الدقيقة. جوهر الطاقة لكل مفصل هو المحرك.

تستخدم مفاصل الروبوت التقليدية عادةً محركات التدفق الشعاعي المقترنة بعلب التروس. ومع ذلك، فإن عامل الشكل الأسطواني لمحركات التدفق الشعاعي له قيود متأصلة - الطول المحوري الطويل، وعزم القصور الذاتي العالي، وكثافة الطاقة المحدودة. في المفاصل مثل الركبتين والوركين التي تتطلب حركة عالية التردد وتشغيل عالي التحميل، يتم تضخيم هذه العيوب: تأخر الاستجابة الحركية، والمفاصل الضخمة، والاستهلاك العالي للطاقة.

ما نوع المحرك الذي تحتاجه مفاصل الروبوت البشرية؟

الجواب: محركات التدفق المحوري.

محركات التدفق المحوري: الشريك الطبيعي لمفاصل الروبوت

يوفر تصميم القرص المسطح لمحركات التدفق المحوري طولًا محوريًا قصيرًا للغاية، مما يسمح بتركيب المحرك على سطح التركيب المفصلي المدمج داخل طرف الروبوت. يلبي هذا الهيكل بشكل طبيعي المتطلبات الثلاثية لمفاصل الروبوت: الطول المحوري القصير، وعزم الدوران العالي، والبنية خفيفة الوزن.

في الوحدات المشتركة للروبوت، يعمل محرك التدفق المحوري بمثابة 'قلب' الوحدة - مما يوفر طاقة عالية في شكل مضغوط، مع كثافة طاقة تصل إلى ضعف كثافة المحركات التقليدية. في وحدات المفاصل الروبوتية، يقلل تصميم القرص المسطح من لحظة القصور الذاتي، مما يتيح دعمًا دقيقًا للحركة عالية التردد وتشغيل الحمل العالي في المفاصل مثل الركبتين والوركين.

كانت المحركات ذات المغناطيس الدائم ذات التدفق المحوري موضوعًا للبحث المستمر في تطبيقات الروبوت المشتركة. تشير الدراسات إلى أن محركات المغناطيس الدائم ذات التدفق المحوري المزدوج (DRAFPM) توفر مزايا في تقليل فقدان الحديد وتقليل الحجم عن طريق التخلص من نير الجزء الثابت. تتميز محركات التدفق المحوري بطول محوري قصير، وكثافة عزم دوران عالية، وبنية مدمجة، مما يظهر إمكانات تطبيق كبيرة في الروبوتات ذات الأحمال العالية.

من المختبر إلى الإنتاج: اختراق محلي في مفاصل الروبوت

في معهد أبحاث جامعة جيلين تشونغتشينغ، حققت شركة محفظتها Xinghan Power Technology Co., Ltd. إنتاجًا ضخمًا مستقرًا لمحركات التدفق المحوري ووحدات وصلات التدفق المحوري. تدمج وحدة وصلة التدفق المحوري مكونات المحرك وعلبة التروس والمشفر والمحرك في مجموعة 'الأنسجة العضلية' الكاملة المسؤولة عن مضاعفة عزم الدوران والتحكم الدقيق والتشغيل الذكي.

في أحد الطلبات التجارية، أصبحت وحدة وصل التدفق المحوري المخصصة هي 'العضلة' الأساسية للجيل التالي من الروبوت البشري، مما يتيح التنفيذ الدقيق للحركات المعقدة عبر سيناريوهات متعددة. من المختبر إلى الإنتاج الضخم، حققت الشركة هذا التحول في عام واحد فقط، مما وضع معيارًا جديدًا لسرعة التصنيع.

في مجال الروبوتات البشرية، يمكن لمحركات التدفق المحوري تقليل وزن مشغل المفصل بنسبة 40-50%. مع كثافة طاقة تبلغ 3-5 كيلو واط/كجم وكثافة عزم دوران تبلغ 15-25 نيوتن متر/كجم بكفاءة 92-95% تحت الحمل المقدر، أصبحت المحركات ذات المغناطيس الدائم ذات التدفق المحوري هي الهيكل المحرك المفضل لمشغلات المفاصل الروبوتية ذات الوزن الحرج.

محركات التدفق المحوري المخصصة من ويتستون: 'عضلات قوية' مصممة لمفاصل الروبوت

تقدم شركة Jiangsu Wheatstone، التي تتمتع بأكثر من 20 عامًا من الخبرة المتخصصة في المحركات ذات الأغراض الخاصة، حلولًا مخصصة لمحركات التدفق المحوري لوحدات وصلات الروبوت.

التخصيص 1: عامل الشكل المسطح – مثبت بشكل متساطح، موفر للمساحة

يعمل تصميم القرص المسطح لمحركات Wheatstone ذات التدفق المحوري على ضغط الطول المحوري إلى ثلث المحركات التقليدية، مع تقليل عزم القصور الذاتي بنسبة 40-60%. يمكن دمج المحرك مباشرة داخل مفصل الروبوت دون شغل مساحة إضافية للأطراف.

التخصيص 2: كثافة عزم الدوران العالية - جعل الروبوتات تعمل بشكل أسرع وترتفع إلى مستوى أعلى

من خلال التصميم الكهرومغناطيسي الأمثل والمغناطيس الدائم عالي الأداء، توفر محركات التدفق المحوري من ويتستون خرج عزم دوران أعلى ضمن نفس الحجم. عند إقرانها مع حلول الدفع المباشر أو حلول النقل ذات النسبة المنخفضة، فإنها تتيح التحكم في قوة النطاق الترددي العالي والقصور الذاتي المنعكس المنخفض - مما يجعل حركات الروبوت أكثر مرونة ودقة.

التخصيص 3: التشفير والقيادة المتكاملان - التحكم الدقيق في كل درجة من درجات الدوران

يمكن لشركة Wheatstone دمج أجهزة التشفير عالية الدقة وحلول القيادة المخصصة وفقًا لمتطلبات تصميم الوحدة المشتركة، مما يحقق تحكمًا دقيقًا في الحلقة المغلقة للموضع والسرعة وعزم الدوران - مما يضمن دقة كل حركة مشتركة واستجابة لها.

التخصيص 4: حلول الإدارة الحرارية - معالجة توليد الحرارة من الحركة عالية التردد

تولد حركات المفاصل عالية التردد حرارة كبيرة. تقدم شركة Wheatstone حلول تبريد الهواء القسري أو التبريد السائل أو الحمل الحراري الطبيعي لضمان ارتفاع درجة الحرارة بشكل يمكن التحكم فيه في ظل التشغيل المستمر عالي الحمل.

المعايير المطبقة

القياسي المرجعي	النطاق
إيك 60034-1:2022	الآلات الكهربائية الدوارة – الجزء الأول: التقييم والأداء
إيك 60034-2-1	الطرق القياسية لتحديد الخسائر والكفاءة من الاختبارات
ايزو 12100	سلامة الآلات – المبادئ العامة للتصميم – تقييم المخاطر والحد من المخاطر
ايزو 10218	الروبوتات والأجهزة الروبوتية – متطلبات السلامة للروبوتات الصناعية

عندما يقوم روبوت بشري بتجميع دقيق على أرضية المصنع؛ عندما يركض كلب آلي بمرونة عبر تضاريس معقدة؛ عندما توفر الذراع الإلكترونية مساعدة دقيقة في إعادة التأهيل الطبي - داخل كل وحدة مفصلية للروبوت، تدعم محركات التدفق المحوري المخصصة من Wheatstone تطور الروبوتات من 'قادرة على المشي' إلى 'قادرة على التحرك بخفة الحركة' مع عامل شكل مسطح وإنتاج قوي.

عن ويتستون

مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة المتخصصة في المحركات ذات الأغراض الخاصة، تقدم Wheatstone مجموعة شاملة تشمل محركات التدفق المحوري، والمحركات المؤازرة المقاومة للاشتعال، ومحركات أعماق البحار، والمحركات ذات درجات الحرارة العالية. حصلت الشركة على شهادة ISO 9001 وIATF 16949، وتقدم حلول محركات التدفق المحوري المخصصة من 50 وات إلى 200 كيلو وات لمفاصل الروبوت والأيدي الماهرة والأذرع الميكانيكية الخفيفة.