I-Corps: Developing servomotor actuators using advances in metallic additive manufacturing

I-Corps:利用金属增材制造的先进技术开发伺服电机执行器

基本信息

  • 批准号:
    2230857
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-07-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project is the development of electric motors for higher torque position control actuators used in robotic and industrial automation systems. The worldwide market for position control actuators is forecast to reach $16 billion by 2026. This market growth is associated with the transition to Industry 4.0 methods that seek improved efficiency and faster adaptation to variable market demands by developing streamlined processes in product development and delivery technologies. Achieving the benefits of Industry 4.0 practices involves extensive use of advanced electric motor controls and actuators to connect manufacturing systems through digital communication networks. In addition, the electrification of transportation systems such as autonomous vehicles, electric aircraft, and railways are further increasing the demand for position control actuators and their associated control electronics. The proposed technology may increase the ability of industries to expand manufacturing capacity in the US. Further, electric motor actuators may enable a much larger increase in economic development associated with emerging markets for advanced robotics, autonomous vehicles, aircraft, and transportation electrification. This I-Corps project is based on the development of copper additive manufacturing technologies that enable the design of new types of electrical machinery including electric motor position control actuators. These types of actuators are used for precise control of position, velocity and acceleration in robotics and industrial automation equipment. The designs enabled by the proposed copper additive manufacturing allows sensor and electronic control functions to be integrated into a single modular device. In addition, the proposed technology provides greater than 40% more torque and power density compared to existing electrical actuators, eliminates cables and wiring between electric motor actuators and control electronics by integrating these into a single assembly, and eliminates separate position sensing devices using magnetic and electrical structures that provide dual functionality of torque production with position and velocity sensing. These proposed features may result in reduced size and weight while achieving increased reliability in extreme temperature, vibration, and liquid environments.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力是开发用于机器人和工业自动化系统中的较高扭矩位置控制动力器的电动机。预计到2026年,全球职位控制执行器市场将达到160亿美元。该市场增长与行业4.0方法的过渡有关,这些方法通过在产品开发和交付技术中开发流行的流程,寻求提高效率和更快地适应可变市场需求的方法。实现行业4.0实践的好处涉及广泛使用高级电机控制和执行器,以通过数字通信网络连接制造系统。此外,自动驾驶汽车,电动飞机和铁路等运输系统的电化正在进一步增加对位置控制执行器及其相关控制电子产品的需求。提出的技术可能会增加行业扩大美国制造能的能力。此外,电动机执行器可能会使与高级机器人,自动驾驶汽车,飞机和运输电气化相关的新兴市场相关的经济发展增加。 该I-Corps项目基于铜添加剂制造技术的开发,该技术使包括电动机位置控制执行器在内的新型电气机械设计。这些类型的执行器用于精确控制机器人和工业自动化设备中的位置,速度和加速度。提出的铜添加剂制造启用的设计允许传感器和电子控制功能集成到单个模块化设备中。此外,与现有的电动执行器相比,所提出的技术提供的扭矩和功率密度高40%以上,通过将它们集成到单个组件中来消除电缆和电线,并在单个组件中将其集成在一起,并使用磁性和电气结构消除了单独的位置传感设备,这些磁性和电气结构可提供具有与位置和VeloCity Sensing的位置和速度传感的扭矩功能的磁性和电气结构。这些提出的特征可能会导致大小和重量减小,同时在极端温度,振动和液体环境中实现可靠性提高。该奖项反映了NSF的法定任务,并且使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响评估标准,认为值得通过评估值得支持。

项目成果

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