Важность высокой плотности энергии и безопасности аккумуляторов для коллаборативных роботов

Коллаборативные роботы преобразуют такие отрасли, как здравоохранение и логистика, используя высокую плотность энергии аккумулятора для увеличения продолжительности работы и компактности конструкции. Высокая плотность энергии и надежные функции безопасности особенно важны в условиях, ориентированных на человека.

Глобальный рынок аккумуляторов для роботов настроен на быстрый рост, обусловленный достижениями в области литий-ионных аккумуляторов, которые повышают как безопасность, так и производительность:

• Прогнозируемый среднегодовой темп роста составит 15% в период с 2023 по 2028 год.

• Ожидается, что к 2028 году объем рынка достигнет 12 миллиардов долларов.

Основные выводы

• Высокая плотность энергии в батареях позволяет коллаборативным роботам работать дольше и иметь компактные конструкции, повышая эффективность в таких отраслях, как здравоохранение и логистика.

• Такие функции безопасности, как системы терморегулирования и усовершенствованные системы управления аккумуляторными батареями, имеют решающее значение для предотвращения таких опасностей, как тепловой пробой и перезарядка литий-ионных аккумуляторов.

• Инвестиции в твердотельные аккумуляторы могут повысить безопасность и производительность, обеспечивая более высокую термостойкость и более длительный срок службы, что делает их ценным выбором для требовательных робототехнических приложений.

Часть 1: Высокая плотность энергии в коллаборативных роботах

1.1 Объяснение плотности энергии аккумулятора

Для принятия обоснованных решений об источниках питания робота необходимо знать плотность энергии аккумулятора. Плотность энергии аккумулятора — это количество энергии, которое аккумулятор может хранить относительно своего веса или объёма. Часто встречаются два ключевых показателя: удельная плотность энергии (Вт·ч/кг), которая соотносит энергию с весом, и объёмная плотность энергии (Вт·ч/л), которая соотносит энергию с размером. В коллаборативных роботах плотность энергии аккумулятора напрямую влияет на эффективность и производительность. Более высокие значения позволяют проектировать роботов, которые работают дольше и легче помещаются в ограниченное пространство, что важно для таких отраслей, как Мед и Робототехника.

1.2 Преимущества коллаборативных роботов

Высокая плотность энергии дает коллаборативным роботам ряд преимуществ:

• Вы достигаете более длительного времени работы, что сокращает время простоя и повышает производительность.

• Вы можете проектировать роботов с более компактными и легкими батареями, освобождая место для датчиков, исполнительных механизмов или полезной нагрузки.

• Вы улучшаете плотность мощности, позволяя роботам выполнять сложные задачи Промышленное, Безопасность. и Настройки инфраструктуры.

Современные роботизированные батареи Аккумуляторы должны обеспечивать высокий ток, выдерживать переменные нагрузки и сохранять стабильность при интенсивной работе. Это гарантирует, что ваши коллаборативные роботы смогут работать длительное время без частой подзарядки.

Рассмотрим эти реальные последствия:

• Мощные батареи позволяют автономным охранным роботам дольше патрулировать и осуществлять непрерывный мониторинг.

• Усовершенствованные гуманоидные роботы приобретают большую мобильность и более длительное время работы.

• Складские и медицинские роботы выигрывают от повышенной плотности мощности, способствуя повышению эффективности рабочих процессов и ухода за пациентами.

В случае интеллектуального робота-компаньона Vbot архитектура системы увеличивает плотность крутящего момента двигателя. Робот оснащён аккумуляторным отсеком ёмкостью более 600 Вт·ч, что на 38% превышает максимальный показатель в отрасли. Ожидается, что благодаря дальнейшему развитию аккумуляторные блоки с более высокой плотностью позволят увеличить ёмкость на 30%, что обеспечит более шести часов работы на открытом воздухе.

Использование аккумуляторов высокой плотности энергии также способствует повышению производительности коллаборативных роботов. Например, партнёрские отношения Hyundai Motor, Kia и Samsung SDI направлены на разработку высокопроизводительных аккумуляторов, специально разработанных для роботов. Эти усилия направлены на устранение ограничений современных технологий аккумуляторов и способствуют росту производительности во всех секторах.

Высокая плотность энергии также позволяет создавать более компактные конструкции роботов:

• Батареи меньшего размера уменьшают общий вес и могут служить конструктивными элементами, увеличивая функциональное пространство.

• Гидравлические гуманоидные роботы интегрировать гидравлические контуры с механическими структурами, повышающими общую мощность и рассеивание тепла.

• Эти конструктивные решения делают роботов более эффективными и адаптируемыми для различных сфер применения.

Требования к плотности энергии аккумуляторов различаются в зависимости от сферы применения. В здравоохранении требуются аккумуляторы, оптимизированные для длительной работы и обеспечивающие уход за пациентами. В логистике приоритет могут отдаваться аккумуляторам, выдерживающим высокие крутящие моменты и быстро заряжающимся, чтобы соответствовать динамичным условиям.

Сферы деятельности

• Разработанная Кимом и его коллегами эластичная батарея может растягиваться до 90% своей длины и выдерживать 36 000 циклов деформации, обеспечивая питанием мягких роботов.

• Цинк-воздушная батарея профессора Котова с удельной энергией 842 Вт⋅ч/кг питает небольшие игрушечные роботы и превосходит по своим характеристикам традиционные литий-ионные батареи.

• Обин и др. продемонстрировали систему аккумуляторных батарей окислительно-восстановительного потока, которая позволяет роботизированной рыбе работать более 36 часов, продемонстрировав потенциал непрерывной работы.

1.3 Литиевые батареи в робототехнике

Литий-ионные аккумуляторы Доминируют в качестве основного источника питания для коллаборативных роботов. Вы получаете преимущества от их высокой плотности мощности, длительного срока службы и возможности быстрой зарядки. По сравнению с традиционными типами аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы обладают значительными преимуществами в плане эффективности и надежности.

Выбирая литий-ионные аккумуляторы для коллаборативных роботов, вы получаете несколько ключевых преимуществ:

• Увеличенный срок службы: до 4500 циклов, что значительно превышает срок службы гелевых и свинцово-кислотных аккумуляторов.

• Более быстрая зарядка: полная зарядка занимает около часа, что сводит к минимуму время простоя.

• Более высокая эффективность: 95–98 %, что снижает потери энергии и поддерживает ресурсоемкие приложения в бытовой электронике и системах безопасности.

Литий-ионные аккумуляторы, включая такие химические соединения, как LiFePO4, NMC, LCO, LMO и LTO, обеспечивают высокую плотность мощности и надежность, необходимые современным коллаборативным роботам. Превосходная глубина разряда и высокая скорость зарядки делают их идеальными для беспилотных управляемых транспортных средств и автономных мобильных роботов.

Производители сталкиваются с трудностями при повышении плотности энергии аккумуляторов. Необходимо учитывать ограничения современных технологий аккумуляторов, потребность в лёгких и эффективных источниках питания, а также сложность интеграции аккумуляторов в конструкции мобильных роботов. Ограничения по размерам и конструкции, а также спрос на многофункциональные аккумуляторы, которые служат как силовыми, так и структурными элементами, стимулируют постоянные инновации в этой области.

При оценке аккумуляторных решений для коллаборативных роботов отдайте приоритет высокой плотности энергии и мощности, чтобы максимально повысить эксплуатационную эффективность и производительность.

Часть 2: Безопасность аккумуляторов для коллаборативных роботов

2.1 Риски и проблемы безопасности

При развертывании коллаборативных роботов в таких средах, как Мед, Робототехника или Промышленное, необходимо учитывать риски, связанные с высокой плотностью энергии. Литий-ионные аккумуляторы используются в большинстве коллаборативных роботов, но их химический состав представляет собой особую опасность. Вы сталкиваетесь с рядом рисков, которые могут повлиять как на производительность робота, так и на безопасность на рабочем месте.

При интеграции литий-ионных аккумуляторов в коллаборативные роботы необходимо учитывать эти риски. Высокая плотность энергии увеличивает вероятность возникновения тепловых аварий, особенно в условиях, когда роботы работают рядом с людьми. Перезарядка, перегрев и физические повреждения могут спровоцировать опасные реакции. В таких областях, как системы безопасности и инфраструктура, отказы аккумуляторов могут нарушить работу и создать угрозу безопасности.

2.2 Функции безопасности в конструкции аккумулятора

Вам необходимы надежные функции безопасности для защиты как ваших роботов, так и работающих с ними людей. Аккумуляторные батареи для коллаборативных роботов теперь оснащены несколькими уровнями защиты. Эти функции помогают предотвратить распространённые опасности и обеспечить соответствие международным стандартам безопасности.

Ключевые функции безопасности включают в себя:

• Системы терморегулирования: Эти системы контролируют и регулируют температуру аккумулятора, снижая риск перегрева.

• Защита от перезарядки и перегрузки: Интегральные схемы не допускают зарядку или разрядку аккумуляторов сверх безопасных пределов.

• Физические барьеры и ограждения: Усиленный корпус защищает аккумуляторы от раздавливания и проникновения.

• Усовершенствованные системы управления батареями (BMS): Эти системы обеспечивают мониторинг в режиме реального времени, обнаружение неисправностей и автоматическое отключение в случае возникновения аномалий.

Для обеспечения безопасной работы необходимо также соблюдать международные стандарты безопасности. В таблице ниже представлены наиболее важные стандарты для совместной работы. аккумуляторы для роботов:

Перед использованием всегда проверяйте, соответствуют ли ваши литий-ионные аккумуляторы и аккумуляторные блоки этим стандартам. В медицинской и бытовой электронике соблюдение этих требований критически важно как для соблюдения нормативных требований, так и для безопасности пользователя.

2.3 Инновации в области безопасности аккумуляторов

Недавние инновации преобразили безопасность аккумуляторов для коллаборативных роботов. Твердотельные батареи Теперь предлагаем более безопасную альтернативу традиционным литий-ионным аккумуляторам. Выбирая твердотельные аккумуляторы для своих роботов, вы получаете ряд преимуществ:

Твердотельные аккумуляторы используют твёрдые электролиты, которые исключают риск протечек и снижают возгораемость. Вы получаете более высокую термостойкость и более длительный срок службы, особенно в сложных промышленных и робототехнических условиях. Кроме того, эти аккумуляторы требуют меньше обслуживания, что снижает риск непредвиденных простоев.

Передовые системы управления аккумуляторными батареями (BMS) дополнительно повышают безопасность. Современные BMS-решения обеспечивают мониторинг в режиме реального времени, предиктивную аналитику и автоматическое реагирование на неисправности. Вы можете обнаружить проблемы до их обострения, обеспечивая непрерывную и безопасную работу. Эти системы соответствуют таким стандартам, как IEC 61508, которые ориентированы на функциональную безопасность электронных систем.

Однако необходимо учитывать финансовые последствия внедрения расширенных функций безопасности. В следующей таблице представлены основные факторы, влияющие на стоимость:

При использовании твердотельных аккумуляторов или современных систем управления аккумуляторными батареями (BMS) первоначальные затраты могут быть выше, но эти инвестиции снижают долгосрочные риски и повышают надежность. Для индивидуальной консультации по решениям для безопасности аккумуляторов нажмите здесь.

Всегда следует искать баланс между высокой плотностью энергии и надёжными функциями безопасности. Инвестируя в новейшие технологии аккумуляторов и системы управления, вы защищаете своих сотрудников, обеспечиваете соответствие требованиям и максимально повышаете ценность ваших коллаборативных роботов.

Для достижения оптимальной производительности коллаборативных роботов необходимо сбалансировать высокую плотность энергии и безопасность. Учитывайте химический состав аккумулятора, терморегулирование и интеллектуальный мониторинг для повышения эффективности и срока службы. Выбирайте варианты аккумуляторов, соответствующие потребностям вашего приложения. Будущее аккумуляторов — это повышение эффективности, увеличение срока службы и улучшение производительности.

FAQ

То, что делает Large Powerлитиевые аккумуляторные батареи подходят для коллаборативных роботов?

Вы получаете надежную работу и передовые функции безопасности. Large Power настраивает аккумуляторные блоки для Робототехника, Мед и Промышленные применения. Изучите индивидуальные решения для аккумуляторов.

Как сравнить литий-ионные, LiFePO4 и твердотельные аккумуляторы для коллаборативных роботов?

Для получения подробной информации, запросить индивидуальную консультацию.

Почему вам следует выбрать индивидуальное решение по аккумулятору для вашего проекта по созданию коллаборативного робота?

Вы удовлетворяете уникальным требованиям к мощности, безопасности и пространству. Пользовательские аккумуляторные блоки от Large Power обеспечить оптимальную посадку и соответствие вашим требованиям Робототехника or Промышленное развертывание.