Robótica humanóide representa uma das aplicações mais desafiadoras para motor elétrico sistemas, exigindo um equilíbrio ideal de densidade de potência, controle de precisão e eficiência energética. Este guia fornece uma estrutura abrangente para a seleção de motores com base em requisitos específicos da junta e considerações gerais de integração do sistema.
1.1 Requisitos de densidade de torque
Membros inferiores: 5-10 Nm/kg (exigências da fase de apoio)
Membros superiores: 2-5 Nm/kg (tarefas de manipulação)
Capacidade de carga axial: Mínimo 3× peso corporal para absorção de impacto
1.2 Especificações de Resposta Dinâmica
Largura de banda: >50Hz para controle de equilíbrio
Tempo de acomodação:
Aceleração: >100 rad/s² para movimentos dinâmicos
1.3 Metas de Eficiência
Eficiência máxima: >92% para BLDC/PMSM
Eficiência de operação contínua: >85% com carga de 30%
Capacidade de frenagem regenerativa para recuperação de energia
2.1 Opções de alto desempenho
BLDC de ferida personalizada: 12-15 Nm/kg (derivados do MIT Cheetah)
PMSM sem slot:
Motoredutores magnéticos: amplificação de torque sem folga
2.2 Soluções Emergentes
Motores de fluxo axial de estator duplo: redução de volume de 40%
Módulos integrados com refrigeração líquida: torque contínuo 20% maior
Sistemas híbridos de servo-passo: precisão econômica
3.1 Seleção de Transmissão Ideal
Engrenagens de onda de tensão: relação 80-120:1, folga zero
Redutores magnéticos: operação livre de manutenção
Acionamento direto: Projetos sem rolamentos para juntas compactas
3.2 Estratégias de Gestão Térmica
Materiais de mudança de fase para cargas de pico
Resfriamento de microcanais em enrolamentos do estator
Compostos de envasamento termicamente condutores
4.1 Sistemas de Locomoção Bípede
Boston Dynamics Atlas: híbrido hidráulico-elétrico
Tesla Optimus: atuação totalmente elétrica de 28 DoF
Honda ASIMO: arquitetura de acionamento distribuído
4.2 Subsistemas do Manipulador
Shadow Hand: atuação elástica em série
Sistema DLR Hand Arm: Dedos controlados por torque
Mão robótica OpenAI: design modular de baixo custo
5.1 Matriz de Decisão
Desempenho (ponderação de 40%)
Confiabilidade (30%)
Complexidade de integração (20%)
Custo (10%)
5.2 Processo de Verificação
Análise FEM para integridade estrutural
Modelagem térmica para operação contínua
Simulação dinâmica em MATLAB/Simulink
Conclusão
O seleção do motor processo para robôs humanóides requer multidisciplinaridade otimização elétrica, mecânica e de controle domínios. Desenvolvimentos futuros em semicondutores de banda larga e materiais magnéticos avançados prometem melhorias adicionais nas relações potência-peso e na eficiência energética.
