Explosionsgeschützte Robotergelenklösung für chemische Inspektionen mit vierbeinigen Robotern: Planeten-Gelenkantrieb mit bis zu 500 N·m Spitzendrehmoment

In Hochrisikoumgebungen wie petrochemischen Anlagen, Bergbaustandorten und Energieanlagen werden Roboter zunehmend eingesetzt, um Menschen bei Inspektionen und anderen gefährlichen Arbeiten zu ersetzen. Da sich die Erwartungen an diese Roboter von der bloßen „Fähigkeit zur Inspektion“ hin zur „Fähigkeit zur Ausführung praktischer Aufgaben“ entwickeln, werden höhere Anforderungen an ihre zentralen Antriebskomponenten gestellt, insbesondere anRobotergelenkantriebe.

Als professioneller Anbieter zentraler Roboterantriebskomponenten hat HONPINE eine Reihe vonexplosionsgeschützten Dreigelenkmodulen entwickelt und hergestellt, darunter das JRM-E292247-35EN-CG-ACF-S20-Ex, und bietet Roboterherstellern damit eine hochzuverlässige, serienreife, integrierte explosionsgeschützte Robotergelenklösung.

Unter Hochrisikobetriebsbedingungen stehen Roboterbewegungskomponenten vor vier wesentlichen Herausforderungen: Explosionsschutzsicherheit, Drehmomentleistung, Temperaturregelung und Mobilität in komplexem Gelände. Gleichzeitig müssen sie über lange Zeiträume hinweg zuverlässig arbeiten. Die explosionsgeschützten Gelenkmodule von HONPINE sind auf diese Anwendungsanforderungen ausgelegt, um die Herausforderungen des Roboterbetriebs in gefährlichen Umgebungen zu bewältigen.

1. Eigens für den Explosionsschutz konzipiert

Derzeit gibt es zwei Hauptansätze für die Konstruktion von Gelenken für explosionsgeschützte Roboter.

Ein Ansatz besteht darin, ein Standard-Gelenkmodul mit einem explosionsgeschützten Gehäuse zu verwenden. Dieser Ansatz kann Entwicklungskosten senken und den Entwicklungszyklus verkürzen, jedoch erfordert die Langzeitleistung der Explosionsschutzstruktur, des elektrischen Systems, der Abdichtung und des Wärmemanagements weiterhin eine systematische Verifizierung.

Der andere Ansatz ist ein integriertes explosionsgeschütztes Design, das auf Ebene des Gelenkmoduls entwickelt wird und bei dem mechanische Struktur, elektrisches System, Abdichtung, Materialien und Wärmemanagement von Anfang an gemeinsam berücksichtigt werden.

In petrochemischen Umgebungen und im Bergbau stellen brennbare Gase, Staub und komplexe Betriebsbedingungen zusätzliche Herausforderungen für die Konstruktion explosionsgeschützter Roboter dar. Motoren und elektrische Komponenten im Inneren des Gelenks können zu potenziellen Zündquellen werden, während der Dauerbetrieb auch die Komponententemperaturen erhöhen kann. Daher ist die Anpassung eines Robotergelenks für explosionsgeschützte Anwendungen nicht einfach eine Frage des Hinzufügens eines externen Gehäuses. Das Design muss druckfeste Konstruktion, elektrische Konfiguration, Abdichtung und Temperaturregelung als integriertes System berücksichtigen.

Die explosionsgeschützten Dreigelenkmodule von HONPINE sind auf die Anforderungen von Roboterherstellern ausgelegt, die eigensichere explosionsgeschützte Systeme entwickeln. Die Module werden mit Berücksichtigung des Explosionsschutzes in Bezug auf mechanische Struktur, elektrisches System, Abdichtung und Materialauswahl entwickelt und hergestellt. Die Produkte verfügen über die Explosionsschutzzertifizierung Ex db IIB T4 Gb und unterstützen den konformen Einsatz in entsprechenden Gefahrenbereichen.

2. Hohes Drehmoment für mehr als nur Inspektionen

Die Erwartungen an explosionsgeschützte Roboter beschränken sich nicht mehr darauf, gefährliche Bereiche zur Inspektion, Fotografie und Datenerfassung zu betreten. Zunehmend wird erwartet, dass diese Roboter anspruchsvollere Aufgaben wie den Betrieb von Werkzeugen, die Handhabung von Ausrüstung und Notfallmaßnahmen übernehmen.

Bei diesen Einsätzen müssen Robotergelenke nicht nur den durch Werkzeuge und Nutzlasten erzeugten kontinuierlichen statischen Belastungen standhalten, sondern auch momentanen Stoßbelastungen durch Kollisionen, Hebelbewegungen und Haltungsanpassungen.

Wenn die Spitzen-Drehmomentkapazität eines Gelenks unzureichend ist, können momentane Belastungen zu einer Drehmomentsättigung und Bewegungsstörungen führen. Ein Gelenk kann möglicherweise eine statische Last tragen, jedoch bei plötzlich auftretenden Belastungen dennoch nicht in der Lage sein, praktische Manipulationsaufgaben auszuführen. Eine ausreichende Drehmomentreserve ist daher wichtig, um sowohl kontinuierliche Lasten als auch transiente Stöße bei gleichzeitig stabiler und zuverlässiger Bewegung zu bewältigen.

Die explosionsgeschützten Dreigelenkmodule von HONPINE bieten ein Spitzendrehmoment von bis zu 500 N·m pro Gelenk. Diese hohe Drehmomentkapazität bietet dem Robotersystem eine zusätzliche Drehmomentreserve, sodass die Gelenke kontinuierliche Lasten durch schwere Inspektions- oder Betriebsausrüstung tragen und gleichzeitig transiente Belastungen bei praktischen Einsätzen bewältigen können.

Dies trägt dazu bei, explosionsgeschützte vierbeinige Roboter über die traditionelle Rolle der „reinen Inspektion“ hinaus zu anspruchsvolleren Feldeinsätzen weiterzuentwickeln.

3. Hohe Umweltbeständigkeit für zuverlässigen Betrieb unter rauen Bedingungen

Staub, Feuchtigkeit und schnelle Temperaturschwankungen sind in Industrie- und Bergbauumgebungen üblich. HONPINE folgt einem Entwicklungs- und Fertigungsansatz nach Automobilstandard; IP67-Schutz ist optional verfügbar und hilft den Gelenkmodulen, Bedingungen wie Starkregen, Rauch und Umgebungen mit hoher Staubbelastung standzuhalten.

Für explosionsgeschützte vierbeinige Roboter, die in gefährlichen Umgebungen eingesetzt werden, ist auch das Wärmemanagement entscheidend. HONPINE erfüllt die relevanten Explosionsschutzanforderungen der GB 3836 für Anwendungen schwerlastiger explosionsgeschützter vierbeiniger Roboter. Die Höchsttemperatur exponierter Oberflächen wird auf ≤135°C begrenzt, bei einer entsprechenden maximal zulässigen Temperaturerhöhung von 95 K bei einer Umgebungstemperatur von 40°C.

Mechanismen zur Temperaturwarnung und Abschaltsicherung können ebenfalls integriert werden, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb in Hochrisikoumgebungen zu unterstützen.

4. Hohe Steifigkeit für Mobilität in komplexem Gelände

Trümmer, steile Hänge und unebener Boden sind typische Bedingungen in gefährlichen Industrieumgebungen. Die Steifigkeit und Bewegungssteuerungseigenschaften der Robotergelenke wirken sich unmittelbar auf die Fähigkeit des Roboters aus, sich an diese Bedingungen anzupassen.

Dieexplosionsgeschützten Gelenkmodule von HONPINE verfügen über ein hochsteifes Strukturdesign und können mit für komplexes Gelände optimierten Bewegungssteuerungsalgorithmen kombiniert werden. Dies bietet dem Roboter eine zuverlässige mechanische Grundlage und hilft der vierbeinigen Plattform, auf unebenem und wechselndem Untergrund stabile Bewegungen aufrechtzuerhalten.

Robuste Kernkomponenten für Roboter in gefährlichen Umgebungen

Die Entwicklung von Robotern für gefährliche Umgebungen geht schrittweise über die Demonstration ausgefeilter Gangarten hinaus und richtet sich auf einen zuverlässigen Betrieb unter realen industriellen Bedingungen aus. Ob die Kernkomponenten den tatsächlichen Betriebsumgebungen standhalten können, ist zu einem wichtigen Faktor für die Gesamtleistung des Roboters geworden.

Explosionsschutzfähigkeit, hohe Drehmomentreserve, Umweltbeständigkeit und Bewegungsanpassungsfähigkeit an komplexe Betriebsbedingungen werden in den explosionsgeschützten Dreigelenkmodulen von HONPINE vereint und bieten eine integrierte Lösung für Roboteranwendungen mit hohem Risiko.

HONPINE konzentriert sich auf Kernkomponenten für Spezialroboter und entwickelt explosionsgeschützte Hochlast-Robotergelenke für Systemintegratoren und Roboterhersteller. Durch die Bereitstellung zuverlässiger Gelenkantriebe für gefährliche Umgebungen unterstützt HONPINE die Entwicklung von Robotern, die Menschen bei Hochrisikoarbeiten ersetzen und zu einer sichereren industriellen Produktion beitragen können.