在最近的一次面试中，丽莎Eitel采访了《机器人报道》的记者迈克•希尔顿，创业公司CEO创世纪机器人．这家衍生自Genesis Advanced Technology的公司专注于机器人、石油和天然气、医疗、人类性能和清洁能源行业的研发。该公司最近宣布了一种驱动器，特别适合为SCARA机器人手臂的关节和其他运动学设置提供动力。
叫做LivedRive，致动器比传统的直接驱动电机提供三倍的扭矩。创新包括放大的磁性（具有使已经强大的钕永磁体的有效力加倍的设计），一种抵抗巨大磁力的内部塌陷的结构，以及用于散热的良好热力学设计。
Eitel•机器人报告:创世纪机器人公司有一款直接驱动产品叫做LiveDrive，我们想知道更多关于它是否构成扭矩马达的信息。
•Genesis Robotics:创世纪机器人是一个研发公司，所以我们实际上没有商业化组件。相反，我们可以合同研发并假设研发项目，然后将开发转移到商业化。随着机器人和工业自动化的巨大效率低，我们开始在生活中的目的地开始了我们的研发。因此，我们通过齿轮设计工作，但实现了真正的限制因素是电机：工程师往往无法获得足够的电机扭矩，因此必须将复杂的齿轮系统添加到它们的组件中。这导致我们调查建立更好电机的方法。
在这方面进行了一些发现后，我们来建立一个专门的无刷直流电动机 - 但我们的IP赋予非常高的扭矩。我们意识到我们的电机可以（对于某些应用）实际上消除了整个齿轮箱。所以成为我们的主要重点 - 消除变速箱。毕竟，在大多数工业自动化方案中，工程师们更愿意使用直接驱动电机 - 因为这种驱动器避免了反弹，提升输出运动精度的问题，并允许反向驱动。
对于即使是LivedRive无法产生足够的扭矩的应用，我们希望允许使用最低比率的齿轮箱 - 以获得低或无间隙和完全积分性的益处。
Eitel•机器人报告:告诉我们更多关于你的电机的高极数和你持有的专利的变化，采取径向通量和直线电机安排以及轴向通量(煎饼或Lorenz-force)电机的形式。
•Genesis Robotics:嗯，我们用磁铁几何形状和取向放大可用的磁力，从磁铁中提供的磁通量几乎加倍。考虑到我们的参考设计 - 一个25厘米的轴向通量电机，我们已经建立了用于展示业界的技术与我们的技术有可能。25厘米的设计在转子和定子之间提供近2,000磅或1000千克的力 - 相当强大。它具有包括固体定子和实心转子的结构。这与使用层压板管理定子涡流的电机形成鲜明对比。
更具体地说，LiveDrive定子结构使用实心材料(高碳钢或铸铁)，其中有许多极短的极，因此这些极实际上可以像层压板一样工作(以减少涡流)。但固体材料维持磁铁的有效力。事实上，它们的短也允许更短的距离之间的铜和背面铁更有效的热提取-所以电机也可以更积极地运行。
Eitel•机器人报告:让我们回到机器人技术的应用方面:你们将驱动器设计得成本低，并与现有的机器人和工业自动化设计完美契合。
•Genesis Robotics:这就是为什么我们尽可能简单地制造电机 - 并避免异国情调控制。对于我们自己的测试和原型构建，我们使用来自Elmo Motion Control的驱动器和控制器，尽管可以使用任何数量的运动控制器和具有LivedRive的驱动程序。我们的电机呈现出运动控制作为无刷直流电机，但也可以将其作为步进电机运行。
为了促进我们的设计商业化，我们已经建造了参考设计和SCARA示范机器人。对于后者，我们模拟了每分钟300次选择，并展示了我们的驱动器的高扭矩惯量比如何允许快速加速，这是典型的SCARA应用。我们还刚刚完成了一个delta(蜘蛛)机器人参考设计，结合了LiveDrive——也是一个无齿轮设置。这都是寻找大型全球合作伙伴帮助LiveDrive商业化的外联努力的一部分——无论是以收购、投资、许可安排还是合资的形式。
Eitel•机器人报告:一些文献将LiveDrive与包含应变波传动装置的设置进行了比较。这是为什么呢?如果需要更多的扭矩，也告诉我一个可能与LiveDrive配对的齿轮。
•Genesis Robotics:这对我们来说是一个障碍，因为我们的无齿轮LiveDrive设置与齿轮箱和应变波或摆线驱动器的设计相比简直是天作之别。所以我们强调扭矩密度和扭矩重量值，我们的马达的扭矩重量比与今天的齿轮传动系统相似。
但在扭矩要求很大的情况下，LiveDrive与传动装置配合得很好。事实上，我们的团队在齿轮系统方面有一定的背景，我们目前正在制作我们自己的低比率后驱变速箱，与LiveDrive配套。
在这次对话中，我们关注的是机器人和工业自动化。但只要想想海底油气设施或炼油厂和水处理厂中的自动化阀门系统就知道了。这些阀门系统需要非常高的扭矩执行器来关闭，因为它们必须通过高压筛管，甚至达到20,000纳米。即使在这里，我们的高扭矩电机可以显著降低所需的变速箱比率。
另一个潜在的应用是在汽车行业，因为汽车进入半自主和自动控制。这种设计需要在转向柱上安装执行机构。今天，大多数舵机在转向柱实际上只是为动力辅助而设计-而不是控制。LiveDrive可以在这里操作，也可以在线路驱动的设置中操作，或者在飞行中需要可调整的触觉反馈驾驶体验(人们可以实时感受到道路或地形)的设置中操作。事实上，LiveDrive在这方面表现出色，因为它提供了实际转向控制所需的高扭矩，并作为镜像驱动器提供触觉反馈。
Eitel•机器人报告:您在电机中使用常见的“搁板”钕永磁磁铁。你如何获得更多的力量？
•Genesis Robotics:我们为磁铁提供特殊的几何形状，并以特殊的方式在转子中定位;前面描述的转子机构也有助于放大那些磁力。重新考虑LivedRive的薄度 - 特别是对于具有2cm厚的轴向磁通设计。这种紧致性在外骨骼和行走机器人中有用。
LiveDrive的无齿轮特性也有助于解决步行的冲击力。想想当一只脚或一条腿接触到地面时，会有一股震动力沿着腿向上传播。许多行走机器人使用气动或液压执行器，因为传统的电机驱动系统的齿轮箱无法承受这样的冲击。相反，直接驱动电机很容易承受这些力。
Eitel•机器人报告:形状因素如何影响机器人的形态?
•Genesis Robotics:现在大多数多轴机器人都有90°的关节，所以一个协作机器人通常只是一系列90°的连杆。这里的挑战是旋转轴在90°点的扭矩必须是怎样的，以及(从安全角度来看)这些关节如何作为一堆夹点相互交叉的连杆。后者意味着当机器人移动时，手臂和手可能会被困住。
相反，我们的驱动器有一个薄的形状因子，实际上旋转轴在关节垂直。然后每个驱动器之间的楔子可以有效地创建一系列旋转斜面来做两件事。首先，他们改变手臂的运动，同时消除捏点。第二，它们提供了机械上的优势。举例来说，如果一个人让两个坡道相互旋转，不仅会改变坡道的角度，而且使用两个坡道还会创造出一种几乎相当于外部变速箱的机械优势。同样，只有非常薄的驱动器，如LiveDrive，允许这一点。
Eitel•机器人报告:合作机器人的主要设计目标之一是安全性，因此这种致动模式有用。
•Genesis Robotics:是的，这就是为什么我们对这个应用程序如此兴奋。我们已经解决了合作机器人设计中的一个基本安全问题——植物可以让本质上更安全的合作机器人跑得更快，吞吐量更高。事实上，这与另一种设计有关——我们称之为辅助机器人。在这里，机器人不遵循预先编程的运动路径，而是在飞行中遵循人类的命令。因为LiveDrive的响应速度非常快(得益于无齿轮设置的低惯性)，所以它在这里表现出色。
Eitel•机器人报告:想想艾伦里普利在电影外星人中穿的虚构的外骨骼动力装载机。
•Genesis Robotics:基本概念是一样的。机器人手臂末端的手持式控制取代了预先编程的运动点，让操作者完全控制手臂，并将其用作增强力量的设备。因此，现在在高度定制的制造环境中，无需担心缓慢的预先编程的协作运动路径，操作员我可以简单地抓住机器人手臂的末端，并使用机器人来举起重物——对于一个零重力和零惯性的地板安装外骨骼手臂来做重物。然后他们可以松开手臂去做其他的事情——不用复杂的运动控制程序就能获得辅助机器人的好处。
Eitel•机器人报告:机器人在工厂之外有哪些应用?
•Genesis Robotics:这是我们最兴奋的地方。想想每年因把病人从床上或浴缸里抬起来而受伤的医护人员吧。在这里，来自辅助机器人手臂的临时帮助可以提高工人和病人的安全。加上紧凑和零夹点设计，现在我们有了合适的辅助机器人，帮助老年人在家里独立生活更长时间。我自己的母亲很独立，但要从炉子上搬起沉重的锅却很困难。如果她的厨房里有一个助手机器人，可以举起沉重的锅，或把面粉袋放回碗柜，以及类似的事情——好吧，这并不一定是一个预先编程的机器人。它的工作原理几乎就像戴上一副烤箱手套;她可以举起和移动东西，然后继续她的日常工作。这将对我们日益增长的老年人口的生活质量和独立生活产生巨大影响。
Eitel•机器人报告:我们在《设计世界》杂志上报道过病人升降机系统的设计，它们看起来很有用，但体积很大。
•Genesis Robotics:是的，这些龙门式系统效率低、成本高，而且不总是高效的。说实话，它们也让病人感觉不那么有人情味。如果一个人需要一个巨大的架子才能从床上被吊起来上厕所，这就降低了病人的体验。所以在这里，侵入性更小的提升可以增强力量。
Eitel•机器人报告:我们看到了许多创新，当设计改进是机械性质的时候，总是令人满意的。
•Genesis Robotics:是的。事实上，我有软件方面的背景，现在很多学生都在研究软件……事实上，在过去的几年里，软件和电子技术一起取得了巨大的进步。机械系统的创新较少，我们也不强调机械创新的必要性。我们对机器人行业和其他行业的目标是提供一个真正的机械或机电创新。
Eitel•机器人报告:只是出于好奇，有什么原因你使用Elmo运动控制产品作为你的参考设计?
•Genesis Robotics:我们寻找一个通用的运动控制器，而不是一个限制峰值电流或限制峰值电压。例如，有很多运动控制器是为低于70v的操作设计的，它们在布景设计中工作得非常好。而是因为我们没有建立特定的产品,我们建立一个投资组合的参考设计,我们想要一个运动控制器和驱动技术,让我们试着高压电流较低的版本以及与高电流低电压版本——即使住在相同的运动控制器的设计。
Eitel•机器人报告:我们看到，对这种组件灵活性的需求日益增长，特别是可配置传感器和编码器，它们允许编程到一系列设计，甚至安装定制——即使是给定的一块实际硬件。
Hilton•Genesis Robotics:这些产品让工程师不必成为专家或建立自己的运动控制系统就可以初始化设计。我们的控件具有即插即用功能，这对我们来说非常重要，因为这反过来可以让设计师将我们的LiveDrive安装到已有控制的机器人关节上。现在，不太可能有人会这么做，因为一旦他们得到一个LiveDrive，他们可能会看到它的独特特性，并说，“为什么我要限制它，简单地把它放入一个正常的90°机器人关节或笛卡尔机器人?我应该利用它的其他能力。”因此，Elmo控制让我们(例如)使用较低电压的12转版本和使用较高电压的24转版本来操纵IP，以满足特定行业的需求。
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