Kraftstyrda harmoniska ledmoduler: En nyckellösning för robotars kommersialisering

HONPINEkraftstyrda harmoniska ledmoduler är utformade för att stödja nästa steg i kommersialiseringen av robotar, där robotar behöver kunna göra mer än att uppnå exakt positionering. HAG-serien använder vridmomentsreglering med sluten slinga och integrerar vridmomentsavkänning i leden, vilket möjliggör 360° kontinuerlig rotation vid utgången, mer exakt vridmomentsreglering och återkoppling av vridmoment i realtid.

Med kraftinformation i realtid kan robotar reagera mer naturligt på externa belastningar och uppnå mer följsam interaktion med människor, föremål och sin arbetsmiljö.

Varför välja kraftstyrda robotledmoduler?

Känslan av att roboten ”följer handen” vid undervisning med gravitationskompensering, den stötdämpning som krävs när en humanoid robot landar och den exakta kontaktreglering som krävs vid polering beror alla på samma grundläggande förmåga: hur exakt och snabbt robotleden kan mäta och reglera utgående vridmoment.

I konventionella positionsstyrda system har rörelseåterkopplingen traditionellt varit centrerad kring encoderdata. När robotar utvecklas mot kraftstyrning och fysisk interaktion blir vridmomentsåterkoppling allt viktigare. Hur vridmomentsåterkopplingen erhålls påverkar direkt ledmodulens reglerprestanda, mekaniska integration, kostnadsstruktur och dimensionsbegränsningar.

En kraftstyrd ledmodul ger roboten mer än positionsinformation. Den gör det möjligt för systemet att känna av vridmoment i realtid och justera ledens utgång efter förändrade belastningar, vilket skapar en grund för följsam rörelse och fysisk interaktion.

Måste en kraftstyrd harmonisk ledmodul vara större?

Att integrera en vridmomentsensor innebär inte nödvändigtvis att ledmodulen måste bli större.

HONPINE integrerar vridmomentsensorn direkt i ledmodulen, vilket gör att de kraftstyrda och icke-kraftstyrda konfigurationerna kan behålla samma övergripande dimensioner. Detta gör det möjligt för kunder att välja eller växla mellan konfigurationer utan att göra större ändringar i robotens mekaniska struktur.

Viktiga specifikationer för HONPINE kraftstyrda ledmoduler

• Integrerad vridmomentsavkänning

• Vridmomentsreglering med sluten slinga

• Vridmomentsregleringsnoggrannhet på mindre än 1%

• 50 Hz vridmomentsbandbredd

• 360° kontinuerlig rotationsrörelse vid utgången

• Kompakt integrerad ledarkitektur

Enhetliga mekaniska dimensioner mellan kraftstyrda och icke-kraftstyrda versioner

Varför är kraftstyrda ledmoduler viktiga för robotars utveckling?

Mänskliga leder som knän, axlar, armbågar och handleder är inte bara mekaniska förbindelser mellan ben. De samordnar rörelser samtidigt som de kontinuerligt reagerar på krafter som genereras av musklerna och den omgivande miljön.

När man till exempel håller ett ömtåligt glas justerar handen naturligt den applicerade kraften utifrån föremålets vikt och motstånd. När man skriver med en pensel reglerar handleden kontinuerligt kraft och vinkel för att skapa kontrollerade rörelser.

Robotar behöver i allt högre grad liknande förmågor vid interaktion med den fysiska världen.

Exakt kraftavkänning för mer kontrollerad rörelse

Kraftstyrda leder med hög precision kan ge realtidsinformation om det vridmoment som verkar på leden. Detta gör att robotstyrenheten kan reagera på förändringar i extern belastning i stället för att enbart förlita sig på fördefinierade positionsbanor.

Denna förmåga kan vara värdefull i tillämpningar som:

• Precisionsmontering

• Kontaktdetektering

• Robotpolering och slipning

• Interaktion mellan människa och robot

• Gravitationskompensering

• Kollisionsdetektering

• Följsam hantering

Vid precisionsmontering kan roboten till exempel behöva upptäcka kontakt eller insättningsmotstånd innan rörelsen fortsätter. Vridmomentsåterkoppling ger ytterligare information som kan hjälpa styrsystemet att anpassa ledens rörelse därefter.

Kraftstyrning möjliggör mer följsam robotinteraktion

Traditionell positionsstyrning är mycket effektiv när roboten arbetar i en förutsägbar och strukturerad miljö. Många nya robottillämpningar omfattar dock osäkra kontaktförhållanden.

När en robot interagerar med en person, griper ett föremål, vidrör en yta eller utför en kontaktbaserad process kanske det inte räcker att enbart nå en fördefinierad position.

Kraftstyrda leder ger ytterligare ett återkopplingslager, vilket gör att roboten kan reagera på externa krafter och uppnå mer följsam rörelse.

Detta är särskilt relevant för:

• Humanoida robotar

• Kollaborativa robotar

• Fingerfärdig hantering

• Robotmontering

• Polering och ytbehandling

• Servicerobotar

Integrerade ledmoduler: Ett kompakt ”mikrosystem” inuti roboten

Enintegrerad robotledmodul kan vara en relativt liten komponent, men den kan innehålla flera kritiska tekniker.

En typisk integrerad ledmodul kan kombinera:

• Motor

• Harmonisk växel

• Encoder

• Vridmomentsensor

• Drivningselektronik

• Broms

• Kommunikationsgränssnitt

• Styrkomponenter

Genom att integrera dessa komponenter i en enda plattform på lednivå kan tillverkare minska systemkomplexiteten och förenkla mekanisk och elektrisk integration.

Integrerad vridmomentsavkänning för robottillämpningar med hög precision

Tillägget av en integrerad vridmomentsensor ger ledmodulen en ytterligare avkänningsförmåga utöver konventionell positionsåterkoppling.

I stället för att enbart beordra leden att nå en specifik position kan styrsystemet också övervaka det vridmoment som genereras vid leden och reagera på förändringar i belastning.

Detta ger en grund för mer flexibla styrstrategier, särskilt när roboten måste interagera fysiskt med sin omgivning.

HONPINE HAG harmoniska robotledmoduler

Serierna HONPINE HAG och HAU integrerar harmonisk transmission, motor-, avkännings- och styrteknik i kompakta robotledmoduler.

Med integrerad vridmomentsavkänning, vridmomentsreglering med sluten slinga, vridmomentsregleringsnoggrannhet på mindre än 1% och en vridmomentsbandbredd på 50 Hz är den kraftstyrda konfigurationen utformad för robottillämpningar som kräver mer än konventionell positionsstyrning.

Att de kraftstyrda och icke-kraftstyrda konfigurationerna kan behålla samma övergripande dimensioner ger också robottillverkare större flexibilitet vid utveckling av olika produktkonfigurationer på samma mekaniska plattform.

Tillämpningar för kraftstyrda harmoniska ledmoduler

Kraftstyrda harmoniska ledmoduler är särskilt relevanta för robottillämpningar som omfattar fysisk kontakt, varierande belastningar eller följsam rörelse, inklusive:

• Humanoida robotar

• Kollaborativa robotar

• Robotpolering och slipning

• Precisionsmontering

• Fingerfärdig robothantering

• Interaktion mellan människa och robot

• Servicerobotar

Kontakta HONPINE för lösningar med HAG-robotledmoduler

För mer information om HONPINE HAG harmoniska robotledmoduler och kraftstyrda ledlösningar, kontakta HONPINE för teknisk dokumentation och tillämpningssupport.