モーターはロボットアクチュエーターシステムの重要なコンポーネントであり、ロボットの動きと制御を担当しています。電磁原理に基づいて、モーターは電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、それがロボットの物理的な動きを駆動します。現在、ロボットは、単純なホイールスピニングから非常に複雑な医療手術まで、通常はロボットコントローラーによって制御されるプロセスに至るまでの操作を実行できます。これは、これらのアクションを実行する目的でモーターに制御信号を送信します。その結果、ロボットで選択されたモーターとその駆動ソリューションは、ロボットの精度、速度、トルク、およびその他の重要なパフォーマンス属性を大部分決定します。
ロボットで使用されるモーターの種類
DCモーター、サーボモーター、ステッパーモーターなど、ロボットに使用されるさまざまな種類のモーターがあります。これらのモーターはそれぞれ、さまざまな用途向けのユニークな機能を備えています。
1。DCモーター
ダイレクト電流（DC）モーターは、ロボット工学で使用されるモーターのタイプであり、使用と制御が簡単で、速度の範囲があります。 DCモーターは、さらにブラシとブラシレスのタイプに分類されます。
ブラシ付きDCモーター：これらのモーターは、回転アーマチュア、固定ステーター、整流子で構成されています。ブラシは整流子と物理的に接触しているため、このタイプのモーターは比較的簡単に制御できます。ただし、ブラシは時間の経過とともに摩耗するため、随時交換する必要があります。その結果、メンテナンスコストが高くなります。
ブラシレスDCモーター：ブラシレスDC（BLDC）モーターは、電子整流を使用するモーターの種類の例です。ブラシを使用する代わりに、コントローラーを使用して電流の方向を変更します。 BLDCモーターはブラシを除去し、摩耗する唯一の部分はベアリングだけであるため、パフォーマンスが向上し、電気ノイズが低く、信頼性が高くなります。それに比べて、ブラシレスDCモーターはより効率的で信頼性が高く、ブラシ付きモーターよりもサービス寿命が長くなりますが、ブラシレスDCモーターには適切な速度とトルク調整のためにハードウェア/ソフトウェア制御システムが必要であり、ブラシ付きモーターよりもコストが高くなる可能性があります。 。
2、サーボモーター
サーボモーターは、DCモーター、ギアボックス、ポテンショメータ、および制御回路で構成されており、その精度で知られています。サーボモーターの位置は、パルス幅変調（PWM）信号を使用して非常に正確に制御でき、正確なモーション制御を必要とするアプリケーションに特に適しています。
3、ステップモーター
Stepper Motorsは、DCモーターやサーボモーターとは異なる動きの精度で位置と速度の優れた制御を提供するという点で異なります。 Stepper Motorsは、低速で高トルクを提供するデジタル制御スキームを利用しているため、荷重を特定の位置に保持する必要があるアプリケーションに最適です。
ロボット工学で使用されているACモーターがめったに見られないことに気付いたと確信しています。この現象にはいくつかの主な理由があります：
初め、コントロールは複雑です。 DCモーターは比較的簡単に制御できます。それらは一定で安定した電流を提供し、速度、トルク、方向を簡単に管理できます。サーボモーターとステッパーモーターは、本質的に、位置、速度、加速の優れた制御を提供するDCデバイスでもあります。一方、ACモーターは、モーターのパラメーターを制御するためにAC電源の周波数に依存する必要があります。
2番、電源は非効率的です。ほとんどのロボットシステムは、バッテリーを主要な電源として使用し、DC電源を提供します。 DCをACに変換するには追加のコンポーネントが必要であり、一方でモーター制御システムの複雑さを増加させ、他方の電力効率を低下させます。
三番目、サイズと重量に利点はありません。 DCモーター、特にブラシレスDCモーターは、トルクと重量の比率が高いため、モバイルロボットアプリケーションにより適しています。重量を最小化することは、モバイルロボットアプリケーションで重要な考慮事項です。 ACモーター、特に誘導モーターは、同じ出力に対して重くなる傾向があります。
これらの欠点にもかかわらず、ACモーターは、高精度ではなく高出力と速度を必要とする特定のタスクのために、一部の産業用ロボットで使用されることがあります。たとえば、AC誘導モーターを使用して、自動化された工場生産ラインでコンベアベルトを駆動できます。
ロボットモータードライブの未来
モーターエレクトロニクスはコントロールキャビネットから離れており、ロボットジョイントに直接統合されており、ロボットの重量を劇的に削減し、配線の複雑さを削減し、システムコストこの傾向により、コンポーネントメーカーは、より小さなICパッケージのより機能的な統合を可能にするソリューションを開発します。同時に、スペースの制約には、モータードライブとコントロールの電力密度と電力効率も必要です。統合されたゲートドライバーを備えたGan FETは、次世代ロボットのモータードライブおよび制御ソリューションの電力効率を99％以上に増やすことができます。
Texas Instruments 'LMG3422R050は、統合されたドライバーと保護を備えた600V GAN FETです。このデバイスはシリコンドライバーを統合し、従来のコモンソース、コモンゲートアプローチと比較して、このアーキテクチャは最大150V/nsのスイッチング速度で優れたスイッチングパフォーマンスを提供します。さらに、この統合されたドライバーは、GANデバイスを過電流、短絡、低電圧、過熱から保護します。
Roboticsアプリケーションは、製造業から消費者、医療、さらには自動運転車などの業界に拡大しています。新しいタイプのアクチュエーターを使用して、動的な動きをより効率的に実行できるようにすることで、電気モーターを使用します。より効率的なモーターを使用すると、ロボットはより遠くに移動し、より多くのタスクを達成することができ、ロボットは充電する必要がある前に1〜2時間だけでなく、1日か2時間だけではなく、さらに多くのアプリケーションシナリオを開くことができるかもしれませんロボット工学の将来のために！
Allied Market Researchによる予測と分析によると、グローバルロボット市場規模は2019年に627億5,000万米ドルと推定され、2027年までに189.36億米ドルに達すると予想され、2020年から2027年までのCAGR 13.5％で増加しています。
ヘルスケア業界では、外科ロボットが適切に機能するためには、BLDCに加えて複雑で正確な外科手術を行うために、精密な動きを可能にする高度なモータードライブと制御ソリューションを利用する必要があります。正確な制御、高トルク出力、および応答時間が速いため、次世代の産業ロボットで使用されます。
別のアプリケーションエリアと市場、ロボット工学、モータードライブ、およびコントロールが同じシステムモジュラーでスケーラブルなモーターソリューションでますます絡み合っています。産業用ロボットモーター市場ではますます人気があり、さまざまなアプリケーション要件を満たすための柔軟なカスタマイズオプションを提供しますモジュラーモーターモータープラットフォームは、さまざまなロボットシステムに簡単に統合され、必要に応じてスケーリングでき、次世代のロボット展開に大きなコストメリットを提供できます。
ロボットモーターズ市場の需要は、産業の自動化と業界全体の迅速な採用によって推進されています。業界調査によると、世界のロボットモーターズ市場は2022年に1227億米ドルと評価され、2023年から2028年までの期間中に22.44％のCAGRで成長すると予想され、業界の継続的な検索による2028年までに4136億米ドルに達すると予想されています。高効率、生産性、安全性のために、高度なモーターを装備した新世代のロボット
アプリケーションは、ロボットのパフォーマンスと効率を最適化するモーターを選択することに加えて、ロボットのアプリケーション領域をさらに拡大するために成長します。柔軟性、効率的、コスト効率の高いモータードライブと制御ソリューションも重要な役割を果たします。