Il settore dei micromotori per la robotica è un mercato in costante crescita, alimentato dall’esigenza di realizzare componenti sempre più piccoli e leggeri e dalla crescente diffusione di sistemi robotici in ogni settore industriale così come nel mercato consumer.
Adamant Namiki, azienda giapponese fondata nel 1953, è uno dei protagonisti mondiali in questo settore. Quando si parla di micromotori la percezione deve spostarsi al di fuori dell’esperienza comune: il più piccolo motore prodotto da Namiki ha, infatti, forma cilindrica con un diametro di soli 0,9 mm. Un motore così piccolo viene utilizzato, per esempio, nei dispositivi chirurgici endoscopici a minima invasività oppure in applicazioni metrologiche per la misurazione della porosità di superfici meccaniche.
In Italia i prodotti Namiki sono disponibili tramite F&C Solutions, azienda con sede a Trezzo sull’Adda in provincia di Milano.
“L’attività di Namiki si concentra sulle applicazioni che richiedono una miniaturizzazione spinta con un’offerta di micromotori con diametro a partire da 1 mm e fino a 22 mm – spiega Claudio Feré, business developer di F&C Solutions –. Le possibili applicazioni dei micromotori sono diversificate e molto specifiche: I nostri clienti devono affrontare problemi complessi e trovare soluzioni innovative ed è per questa ragione che il nostro ruolo non può esaurirsi nella semplice vendita, ma deve diventare anche consulenziale. Namiki si differenzia in questo settore per la sua capacità di personalizzare i micromotori in funzione delle specifiche esigenze di ogni progetto e per seguire anche la componente meccanica e di assemblaggio di ogni soluzione”.
Il micromotore ideale per la robotica
Il principale elemento differenziante di un micromotore per la robotica è la capacità di coniugare la minore dimensione possibile con elevata potenza e massimo valore di coppia motrice. Va poi prestata attenzione ad aspetti quali: il consumo energetico, il rumore e le vibrazioni prodotte, la precisione del controllo e la robustezza.
L’elevata potenza assicura la possibilità di muovere oggetti più pesanti ovvero di fornire un’elevata velocità di rotazione. La coppia più elevata aumenta la capacità di accelerazione e rende più rapida la risposta del micromotore.
“Namiki – prosegue Feré – consegue questi obiettivi attraverso alcune importanti scelte tecnologiche: la decisione di produrre esclusivamente motori coreless, lo sviluppo di tecnologie brevettate come dyNALOX, la versatilità di un’offerta ampia per tipologia e dimensione”.
La tecnologia coreless
I micromotori coreless segnano un importante traguardo nella realizzazione dei componenti per la robotica.
A differenza dei micromotori tradizionali, che prevedono un nucleo o “core” di ferro attorno al quale è presente un avvolgimento di filo di rame, i motori coreless sono privi del nucleo in ferro: l’avvolgimento in rame è realizzato in una configurazione a cilindro autoportante e ruota esternamente a un magnete anch’esso di forma cilindrica.
Il primo immediato vantaggio della rimozione del core ferroso è la possibilità di aumentare il livello di miniaturizzazione del motore. A parità di dimensione, un motore coreless è anche più leggero e ha un minore momento d’inerzia, rispetto a un motore di tipo tradizionale; questo riduce il consumo di energia e favorisce lo sviluppo di una coppia più elevata.
A parità di volume, inoltre, un motore coreless consente di alloggiare un magnete di dimensioni maggiori e, pertanto, di produrre un campo magnetico di intensità superiore: un altro aspetto che contribuisce ad aumentare potenza e coppia.
La rimozione del core elimina anche il cosiddetto effetto “cogging”: una perturbazione nella rotazione indotta dalla forza di attrazione tra il nucleo ferroso e i magneti permanenti. L’assenza di questo effetto aumenta la rapidità di risposta, rende più regolare la rotazione e riduce le vibrazioni e il rumore meccanico ed elettrico.
L’innovativa mano robotica con tecnologia dyNALOX
Una delle applicazioni di punta dei micromotori Namiki è la realizzazione di mano robotiche.
La stessa Namiki, in collaborazione con Gifu University, ha sviluppato una mano robotica utilizzabile come terminale per robot che operano in ambienti pericolosi, preclusi alla presenza umana. La mano robotica è dotata di 4 dita, 16 articolazioni e 12 gradi di libertà, con una lunghezza massima di 30,8 cm ed è capace di muovere oggetti di oltre 15 kg.
Una delle caratteristiche dei micromotori Namiki, che rende ancora più unica questa mano robotica è la tecnologia dyNALOX.
“dyNALOX – spiega Ferè – è una tecnologia brevettata da Namiki disponibile attualmente sui motori con diametro da 10, 12 e 22 mm. Si tratta di un sistema meccanico accoppiato al riduttore che abilita il trasferimento del momento meccanico di rotazione dall’albero di trasmissione interno all’esterno, ma non viceversa. Nel caso di una mano robotica, questa tecnologia permette di mantenere la presa sull’oggetto anche in caso di interruzione dell’alimentazione elettrica. Rispetto alle soluzioni tradizionali, che utilizzano un freno elettrico costantemente alimentato che interviene nel momento in cui viene a cessare l’alimentazione, dyNALOX non richiede alcuna alimentazione elettrica e, pertanto, assicura una maggiore durata della batteria.”
Le applicazioni in ambito industriale
I micromotori Namiki sono utilizzati con successo in molti settori industriali.
Per esempio, sono presenti all’interno di Aibo, cane robot dal costo di 3mila dollari, prodotto da Sony a partire dal 1999 e completamente rivisto nel 2017, che rappresenta il primo robot da intrattenimento per il mercato consumer.
I micromotori Namiki sono presenti anche in RoBoHoN, il primo telefono mobile robot sviluppato da Sharp, che coniuga tutte le funzioni di uno smartphone con una forma robotica antropomorfa, capace di muoversi su due gambe e di essere gestito da comandi vocali.
Altre applicazioni in cui le doti dei micromotori Namiki trovano utilizzo sono per la motorizzazione dei gruppi ottici di fotocamere e telecamere (apprezzate per il basso livello di rumorosità), per la realizzazione di servomotori per il controllo di droni, di macchine per tatuaggi, di frese elettriche per la lavorazione delle unghie, di sistemi di microchirurgia, per la realizzazione di pompe per l’iniezione di farmaci e persino di serrature elettroniche.
