Hur man väljer och använder robotiska ledmoduler？

Hej, jag heter Theodore Li och är teknisk chef på HONPINE. I den här artikeln använder jag HONPINE HPJM-serien av harmoniska ledmoduler för att förklara hur man väljer och driftsätterrobotledmoduler, inklusive mekanisk installation, elektrisk kabeldragning, kommunikationskonfiguration och styrinställningar.

En robotledmodul integrerar drivningselektronik, reduktionsmekanism, pulsgivare och broms i en kompakt cylindrisk enhet. Att ta emot modulen innebär dock inte att roboten är redo att röra sig. Ett felaktigt val kan tvinga dig att göra om kabeldragningen och kommunikationsarkitekturen, medan felaktiga anslutningar kan orsaka kommunikationsfel och återkommande larm under driftsättningen.

Det som ofta fördröjer implementeringen är avsaknaden av en tydlig process som kopplar produktvalet till en lyckad driftsättning. Genom att förstå hela arbetsflödet kan ingenjörer undvika onödiga ändringar och få systemen i drift mer effektivt.

1. Så väljer du en robotledmodul: HPJM-serien som exempel

HONPINE HPJM-serien omfattar ytterdiametrar från 30 till 170 mm, med konfigurationer med enkel eller dubbel pulsgivare i hela serien. Det ger alternativ för leder i olika storlekar, från kompakta leder i fingerfärdiga händer till större höftleder i humanoida robotar.

Ett beslut som bör fattas tidigt är valet av kommunikationsgränssnitt. HPJM-moduler med enkel pulsgivare använder CAN-kommunikation, medan versioner med dubbel pulsgivare stöder CAN och EtherCAT. I handapplikationer används ofta RS-485, beroende på valt ställdon och systemarkitektur.

På HONPINE betonar vi vikten av att fastställa kommunikationsbuss och strömförsörjningsarkitektur innan den mekaniska konstruktionen slutförs. Dessa beslut påverkar styrenheten, kabeldragningen och integrationsstrategin. Om de lämnas till efter prototypmonteringen kan det leda till onödiga ändringar.

2. Varför är integrerade ledmoduler enklare att installera och använda?

En av de främsta fördelarna med moderna, lätta ledmoduler är att en stor del av integrationsarbetet utförs på fabriken, vilket förenklar implementeringen för kunden. Den harmoniska ledmodulen HPJM kombinerar servodrivning, pulsgivarsystem, ramlös vridmomentmotor, broms och harmonisk växel i en och samma enhet.

Den integrerade konstruktionen förenklar installation och drift samtidigt som behovet av rutinmässigt underhåll minskar. Det stora genomgående hålet ger också utrymme för kabeldragning och pneumatiska slangar, vilket hjälper ingenjörer att organisera anslutningarna i hela roboten.

Den mekaniska installationen kräver fortfarande noggrannhet. Även om modulen förenklar integrationen måste den omgivande konstruktionen säkerställa korrekt monteringsnoggrannhet. Monteringsytor och inriktning måste utformas korrekt med hjälp av de mekaniska komponenterna. En integrerad konstruktion eliminerar inte behovet av en noggrann och säker installation.

3. Elektrisk kabeldragning: ström och kommunikation

Den elektriska kabeldragningen omfattar två huvudanslutningar: ström och kommunikation. Båda kräver noggrann hantering, eftersom felaktiga anslutningar kan hindra modulen från att fungera eller orsaka fel under driftsättningen.

HPJM-modulen använder en rektangulär strömkontakt med angivna plus- och minuspoler. Kontrollera polariteten mot kontaktritningen för den specifika modellen innan strömförsörjningen ansluts. CAN-gränssnittet har tre anslutningar: H för CAN high, L för CAN low och G för jord.

EtherCAT-gränssnittet har separata IN- och OUT-portar med kommunikationssignalerna Tx+, Tx−, Rx+ och Rx−. Med färgkodning enligt T568B motsvarar dessa vit/orange, orange, vit/grön och grön. Följ alltid modulens angivna kontaktstiftkonfiguration när du förbereder eller kontrollerar kablar.

På moduler med dubbel pulsgivare kan EtherCAT- och CAN-gränssnitten användas samtidigt. Styrkommandon från båda gränssnitten kan dock inte vara aktiva samtidigt. EtherCAT har företräde framför CAN, så styrenhetens konfiguration måste ta hänsyn till vilken kommandokälla som ska användas.

4. Kommunikationskonfiguration: CAN och EtherCAT

Kommunikationen kopplar samman enskilda leder till ett samordnat robotsystem. CAN och EtherCAT har olika konfigurationskrav, och valet bör baseras på styrenhetsplattform, antal leder och önskad uppdateringsfrekvens.

För HPJM-serien är den angivna CAN-kommunikationshastigheten 1 Mbps. I en applikation med sju motorer är kommunikationens uppdateringsfrekvens cirka 300 Hz. Varje modul måste ha ett unikt CAN-ID. Genom att tilldela ID:n i nummerordning blir system med flera moduler enklare att hantera, felsöka och bygga ut.

HPJM-serien stöder EtherCAT-kommunikation med 100 Mbps och kommunikationsuppdateringsfrekvenser på upp till 4 kHz. EtherCAT är utformat för att upprätthålla korta kommunikationscykler mellan flera slavenheter. Den uppnåeliga uppdateringsfrekvensen bör ändå verifieras för den aktuella mastern, nätverkskonfigurationen och processdatakraven.

Ett EtherCAT-system består av en master och flera slavar. Mastern kan vara en mjukvaruplattform som TwinCAT eller CODESYS, eller en kompatibel PLC från tillverkare som Inovance och HCFA. Vid de första testerna är en dator med TwinCAT eller CODESYS en praktisk plattform för att verifiera kommunikationen och grundläggande funktioner.

När du ansluter nätverket ska du dra EtherCAT-anslutningen från mastern till IN-porten på den första slaven och därefter ansluta den slavens OUT-port till nästa slavs IN-port. Fortsätt på samma sätt genom de återstående modulerna. Genom att följa rätt IN-till-OUT-sekvens bevaras den förväntade nätverkstopologin och identifieringen av slavenheterna.

5. Styrning och driftsättning: få leden att röra sig

När kabeldragningen och kommunikationskonfigurationen är klara är nästa steg att få leden att reagera korrekt på styrenheten. Tillgängliga driftlägen omfattar positionsstyrning, hastighetsstyrning, ström- eller vridmomentstyrning samt hybridstyrning av kraft och position. Dessa lägen stöder applikationer från positionering och banföljning till följsam interaktion med människor, verktyg och omgivningen.

HPJM-ledmotorer följer ramverket IEC 61800-7 och CiA 402-tillståndsmaskinen för drivsystem. I praktiken går driftsättningen genom initiering, inaktiverat tillstånd, beredskap, aktivering och drift. Styrenheten måste skicka lämpliga kommandon för varje tillståndsövergång i stället för att skicka rörelsekommandon direkt efter strömpåslag. Följ dokumentationen för den valda modulen för exakt övergångssekvens och inställningar för controlword.

HPJM-moduler har även larmkoder och gröna och blå statusindikatorer som underlättar felsökning. Vanliga problem omfattar att CAN-gränssnittet inte kan öppnas, att en kommunikationsenhet redan används av ett annat program, fel på drivkretsen, överspänning, underspänning och fel på pulsgivaren. Tillhörande felsökningsanvisningar beskriver hur dessa problem kontrolleras och åtgärdas.

Under driftsättningen ska du läsa av statusword och eventuell aktiv felinformation innan du skickar rörelsekommandon. Det hjälper dig att identifiera det faktiska problemet och minskar onödigt trial-and-error-arbete.

6. Så hjälper HONPINE kunder att undvika fel vid val

HONPINE erbjuder flera serier av robotledmoduler för olika applikationskrav. Våraharmoniska ledmoduleromfattar seriernaHPJM,TCHL ochHAG, medan våraplanetväxlade ledmoduleromfattar seriernaJRM ochHPA. I början av urvalsprocessen bedömer vi kundens budget och driftförhållanden för att rekommendera en lämplig konfiguration.

En lyckad implementering av en robotledmodul omfattar fem sammanhängande steg: att välja rätt specifikationer, installera modulen noggrant och säkert, slutföra den elektriska kabeldragningen, konfigurera kommunikationsnätverket och driftsätta modulen enligt dess tillståndsmaskin för drivsystem. Varje steg bidrar till en tillförlitlig drift, och beslut som fattas tidigt i processen påverkar det fortsatta arbetet.

HONPINE erbjuder dedikerad teknisk support med en personlig kontakt genom hela processen: från val och prototypframtagning till småserietillverkning och leverans av större volymer. Berätta om dina krav på ledlast, styrenhetsplattform och produktionsschema, så hjälper vi dig att välja en robotledmodul som passar din applikation.