پیشرفت در فناوری باتریهای لیتیوم{0}}: حل مشکلات اصلی رباتهای انساننما
اگر معماری 48 ولت «رگهای خونی» یک ربات انساننما باشد، باتری یونی لیتیوم «قلب انرژی» آن است. در مقایسه با سناریوهای کاربردی منحصربهفرد روباتهای انساننما، باتریهای لیتیوم{3} یون سنتی دارای کاستیهای قابل توجهی در چگالی انرژی، عملکرد نرخ و پایداری ایمنی هستند. نوآوری مداوم در فناوری در حال شکستن این تنگناها از ابعاد مختلف از جمله مواد، ساختار و سیستم های مدیریتی است و شتاب اصلی را به توسعه صنعت رباتیک تزریق می کند.
ربات های انسان نما دارای الزامات عملکرد چند بعدی و استاندارد بالا برای باتری های لیتیوم- هستند که هر نشانگر مستقیماً بر تجربه کاربر تأثیر می گذارد. چگالی انرژی بالا یک نیاز اصلی است. رباتهای انساننما فضای داخلی محدودی دارند و باتریها معمولاً فقط 5{8}}8 کیلوگرم وزن را در قفسه سینه و پشت اشغال میکنند، اما باید از حرکات پیچیده مانند دویدن، پریدن و گرفتن پشتیبانی کنند. این امر مستلزم ذخیره انرژی بالا در حجم کم و وزن سبک است. قابلیت تخلیه{10}}بالا ضروری است. هنگامی که روباتها اقداماتی با فرکانس بالا انجام میدهند، نرخ دشارژ 2-3 درجه سانتیگراد یا بالاتر مورد نیاز است تا به سرعت جریان زیادی ایجاد شود و از پایداری و سرعت پاسخ حرکتها اطمینان حاصل شود. ایمنی نکته اصلی است. دشارژ جریان با فرکانس بالا-به راحتی میتواند باعث از بین رفتن حرارتی باتری شود، بنابراین عملکردهای حفاظت از شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از{{23} و گرمای بیش از حد ضروری هستند. سازگاری با محیط بسیار مهم است. ربات ها ممکن است در محدوده دمایی گسترده ای از -40 درجه تا 60 درجه، در محیط های مرطوب یا ارتعاشی کار کنند و عملکرد باتری باید ثابت بماند. عمر چرخه طولانی می تواند هزینه های جایگزینی را در سناریوهای استفاده با فرکانس بالا کاهش دهد و عملکرد پایدار طولانی مدت ربات را تضمین کند. در حال حاضر، 70 درصد رباتهای انساننما در بازار از باتریهای لیتیومی استوانهای سه تایی استفاده میکنند که چگالی انرژی آن بین 250 تا 300 وات ساعت بر کیلوگرم است. یک بار شارژ تنها 2 تا 3 ساعت عمر باتری را فراهم می کند، به دور از برآورده کردن نیاز واقعی 8 ساعت کار مداوم، که نشان دهنده فضای قابل توجهی برای ارتقاء فناوری است.
برای رسیدگی به این نکات دردناک، صنعت در حال تسریع پیشرفتها در دو جهت اصلی است: باتریهای سهتایی-نیکل بالا و باتریهای حالت جامد-. باتریهای سهتایی نیکل بالا، با چگالی انرژی بالا، به جریان اصلی تحقیق و توسعه برای باتریهای لیتیومی در روباتهای انساننما تبدیل شدهاند. از طریق دوپینگ عناصر، پوشش سطح، و تکنیک های اصلاح کامپوزیت، پایداری ساختاری ضعیف و ایمنی ناکافی آنها را می توان به طور موثر بهبود بخشید. به عنوان مثال، عناصر دوپینگ انرژی پیوند شیمیایی را افزایش داده و خطر اختلاط Li/Ni و تکامل اکسیژن شبکه را کاهش میدهد. پوشش سطح با ترکیبات لیتیوم، اکسیدها یا پلیمرهای رسانا انحلال یون فلزات واسطه و آزاد شدن اکسیژن را کاهش می دهد. و اصلاح کامپوزیت مزایای روش های متعدد را ادغام می کند و به طور همزمان ویژگی های مختلف عملکرد الکتروشیمیایی باتری را بهبود می بخشد. باتریهای حالت جامد بهترین راهحل آینده برای روباتهای انساننما هستند. چگالی انرژی آنها 2-3 برابر باتریهای لیتیوم مایع سنتی است و خطر نشت الکترولیت را از بین میبرند. آنها همچنین در شرایط شوک مکانیکی یا محیط های با دمای بالا پایدارتر هستند و به طور قابل توجهی زمان کار ربات را افزایش داده و خطرات ایمنی را کاهش می دهند.
در این موج ارتقاء فناوری، شرکتهای باتری مانند CATL، BYD، EVE Energy، Guoxuan High-Tech، Changhong Energy، و Farasis Energy سرمایهگذاری تحقیق و توسعه خود را افزایش دادهاند و تجاریسازی فناوریهای خود را سرعت بخشیدهاند. CATL بیش از 2.4 میلیارد یوان بودجه را در طول دو سال با رهبری سرمایه گذاری در Galaxy General، یک شرکت باتری ربات، برای گسترش زنجیره صنعتی خود و ترویج صنعتی شدن فناوری باتری-انرژی{4} با چگالی بالا، تضمین کرده است. BYD نه تنها به صورت استراتژیک در Zhiyuan Robotics سرمایه گذاری کرده است، بلکه یک پروژه ربات انسان نمای داخلی با نام رمز "Yao Shun Yu" را راه اندازی کرده است که به طور همزمان محصولات باتری لیتیومی سازگار را توسعه می دهد. EVE Energy همکاری عمیقی با Vbot ایجاد کرده است تا تولید انبوه باتری های برق ربات را بر اساس نیازهای کاربر ترویج دهد. Guoxuan High-و Changhong Energy همچنان بر روی باتریهای لیتیومی استوانهای تمرکز میکنند و عملکرد محصول را برای برآوردن-نیازهای حرکت با فرکانس بالا رباتها بهینه میکنند. Farasis Energy با شرکتهای داخلی رباتهای انساننمای پیشرو ارتباط برقرار کرده است تا در مورد نیازهای باتری{11}حالت جامد بحث کند و توسعه سفارشیسازی شده را ارتقا دهد.
علاوه بر نوآوری در مواد، طراحی ساختاری و ارتقاء سیستم مدیریت باتریهای لیتیومی نیز به مسیرهای مهمی برای پیشرفتهای فناوری تبدیل شدهاند. از نظر طراحی ساختاری، یک معماری ترکیبی از "باتری سلول خشک اصلی بدن + میکرو{2}}باتری مشترک" به تدریج در حال ظهور است. باتری سلول خشک بدنه اصلی عمر باتری را تامین میکند، در حالی که باتری میکرو{4}}مرتب برای حرکات با فرکانس بالا انرژی لحظهای را فراهم میکند. این معماری در ترکیب با طراحی همه- زبانه و مواد ساختاری سبک، میتواند با اشکال نامنظم روباتهای انساننما سازگار شود و در عین حال قابلیتهای خروجی توان گذرا را افزایش دهد. از نظر سیستمهای مدیریتی، سیستمهای BMS که طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، کنترل مشترک ابری لبه، الگوریتمهای SOX و توابع هشدار اولیه ایمنی هوش مصنوعی را ادغام میکنند، به کانون تحقیقاتی تبدیل شدهاند. این سیستم ها می توانند به نظارت و پیش بینی دقیق وضعیت باتری دست یابند، به طور فعال از خطرات ایمنی جلوگیری کنند و کارایی و طول عمر باتری را بیشتر بهبود بخشند.
ACEY-BP32-500A800Aدستگاه تستر bmsمی تواند عملکرد برد محافظ باتری لیتیومی و شاخص های مختلف عملکرد را تشخیص دهد. به ویژه برای بازرسی کارخانه برای تولید انبوه مناسب است. این با استفاده از اصل شارژ و دشارژ باتری شبیه سازی خازن توسعه یافته است و دارای عملکردهای متعددی است: عملکرد ساده، سرعت تشخیص سریع و غیره.
از خودروها تا روباتها، از 12 ولت تا 48 ولت، از باتریهای مایع تا باتریهای{2}}حالت جامد، تکامل سیستمهای قدرت همیشه یک نیروی محرکه اصلی برای پیشرفت فناوری بوده است. زمانی که راندمان و پایداری بالای معماری 48 ولت با نوآوری انرژی باتریهای لیتیومی مواجه میشود، رباتهای انساننما با نگرانیها و گلوگاههای عملکردی خداحافظی میکنند و به سمت هدف «اندازه کوچکتر، عمر باتری طولانیتر و تعامل هوشمندتر» حرکت میکنند. این انقلاب قدرت نه تنها چشمانداز صنعت رباتیک را تغییر میدهد، بلکه ادغام عمیق فناوری اتوماسیون را در زمینههای متعددی مانند تولید صنعتی، خدمات خانگی، مراقبتهای پزشکی و مراقبت از سالمندان ارتقا میدهد و عصر جدیدی از همکاری ماشینی-انسان را آغاز میکند. تولیدکنندگان باتری و شرکتهای فناوری که فعالانه در این بخش سرمایهگذاری میکنند، از فرصتهای توسعه در این موج بازار تریلیون دلاری-دلار استفاده خواهند کرد و فصل جدیدی در ارتقای صنعتی خواهند نوشت.
Acey در ارائه راه حلهای یک توقف برای خطوط مونتاژ نیمه خودکار/کاملاً{2} خودکار بستههای باتری لیتیومی مورد استفاده در ESS، UAV، E-دوچرخه، E-روروک مخصوص بچهها، ابزارهای برقی، دو/سه چرخ، مجموعهای از باتریها و غیره، تخصص دارد. دستگاه درجه بندی سلولی، دستگاه مرتب سازی باتری، دستگاه چسباندن کاغذ عایق، تستر CCD، دستگاه جوش نقطه ای دستی/خودکار، تستر BMS، تستر جامع باتری و سیستم تست بسته باتری و غیره.
