HONPINE TCHL Harmonic-Gelenkmodule: Roboterkraftregelung und Anwendungen in der Praxis

Hallo zusammen, ich bin Theodore Li, Technischer Direktor bei HONPINE.

Die HONPINETCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodule kommen in verschiedenen Anwendungen der Bewegungssteuerung von Robotern zum Einsatz, darunter zweibeinige humanoide Roboter mit zwei Armen, die nachgiebige Kraftregelung eines einzelnen Arms sowie Klappmechanismen für die Taille radgestützter humanoider Roboter. Als integrierte Bewegungskomponenten eignen sie sich für vielfältige Anwendungen in der Robotik, der intelligenten Fertigung und der industriellen Automatisierung.

Von Kernkomponenten bis hin zu integrierten Bewegungseinheiten zeigt HONPINE mit einem vielfältigen Produktportfolio und praxisnahen Bewegungsdemonstrationen die Möglichkeiten der Präzisionsgetriebetechnik in unterschiedlichen Roboteranwendungen.

Wie unterstützen TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodule die Koordination zweier Arme?

Im Vergleich zu einer statischen Demonstration eines einzelnen Gelenks zeigt eine Demonstration mit zwei Armen anschaulicher, wie integrierte Gelenkmodule in einem vollständigen Robotermechanismus funktionieren.

Die HONPINE TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodulserie vereint einen Harmonic-Drive-Getriebesatz, einen rahmenlosen Drehmomentmotor, einen Encoder und ein Antriebssteuerungssystem in einer kompakten, integrierten Bauweise. Diese Module dienen als zentrale Bewegungseinheiten für humanoide Roboter und andere leichte Robotersysteme.

Mit der Weiterentwicklung humanoider und kollaborativer Roboter gewinnen Drehmomenterfassung und nachgiebige Regelung für die Leistungsfähigkeit von Robotergelenken zunehmend an Bedeutung. Diese Funktionen helfen Robotern, auf äußere Kräfte zu reagieren und flexibler mit ihrer Umgebung zu interagieren.

Wie erweitert die nachgiebige Kraftregelung eines einzelnen Arms präzise Bewegungen um die Erfassung äußerer Kräfte?

Mit der zunehmenden Verbreitung humanoider und kollaborativer Roboter gewinnen die Erfassung äußerer Kräfte und die Fähigkeit zu nachgiebigen Bewegungen immer mehr an Bedeutung.

Mit einer dynamischen Demonstration der Kraftregelung eines einzelnen Arms veranschaulicht HONPINE zwei zentrale Funktionen: kraftloses Führen und Kollisionsschutz.

Im Modus für kraftloses Führen kann eine Bedienperson den Roboterarm von Hand bewegen. Der Arm folgt dabei äußeren Kräften mit minimalem Widerstand. Diese Funktion unterstützt das manuelle Anlernen und nachgiebige Roboterbewegungen.

Bei einer äußeren Kollision oder einem unerwarteten Widerstand kann das System Änderungen der äußeren Kraft erfassen und eine geeignete Schutzreaktion auslösen, um das Risiko unbeabsichtigter Stöße zu verringern.

Bei dieser Demonstration erfasst der in das Gelenkmodul integrierte Drehmomentsensor Drehmomentinformationen. In Verbindung mit der Identifikation und Kompensation von Parametern wie Gelenkreibung, Trägheit und Schwerkraft ermöglicht das System eine nachgiebige Regelung im Gelenkkoordinatensystem.

Durch die Kombination von Bewegungsausführung, Drehmomenterfassung und interaktiver Regelung erweitern die HONPINE TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodule kontinuierlich die Fähigkeiten von Robotergelenken.

Wie lassen sich Drehmomentänderungen bei Kraftregelungsinteraktionen mit einem einzelnen Gelenk sichtbar machen?

Mit einem integrierten Drehmomentsensor kann ein Gelenkmodul das tatsächliche Ausgangsdrehmoment in Echtzeit rückmelden und seine Reaktion per Regelung mit geschlossenem Regelkreis anhand eines Sollwerts steuern.

Diese Demonstration macht die Drehmomentrückmeldung und die Regelungsleistung besser beobachtbar. So können Anwender nachvollziehen, wie ein Gelenkmodul während des Betriebs äußere Kräfte erfasst und das Drehmoment regelt.

Um unterschiedlichen Entwicklungsanforderungen der Kunden gerecht zu werden, unterstützt die Software der HONPINE TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodule über EtherCAT-Kommunikation die CST-Strom-/Drehmomentregelung, die CSF-Drehmomentregelung mit geschlossenem Regelkreis und den MIT-Regelungsmodus. Damit stehen mehrere Optionen für die nachgiebige Roboterregelung und die kundenspezifische Weiterentwicklung zur Verfügung.

Mit diesen Regelungsoptionen können Entwickler je nach Anwendungsanforderungen und Regelungsarchitektur unterschiedliche Ansätze zur Bewegungs- und Drehmomentregelung untersuchen.

TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodule in einem Taillenmechanismus eines Radroboters

Hier zeigen wir den Einsatz von HONPINE TCHL Harmonic-Drive-Gelenkmodulen im Taillenmechanismus eines Radroboters.

Die Lösung verwendet eine Klappstruktur mit vier Freiheitsgraden und leichten Harmonic-Drive-Gelenkmodulen der Serie TCHL-32. Der Mechanismus hat eine maximale Traglast von 30 kg, eine Strukturmasse von 14 kg und die Schutzart IP54.

Anhand einer Mehrgelenkkonfiguration und einer kompakten mechanischen Konstruktion veranschaulicht diese Demonstration, wie Harmonic-Drive-Gelenkmodule in Taillenmechanismen von Robotern integriert werden können und dabei sowohl strukturelle Lasten tragen als auch gelenkige Bewegungen ermöglichen.

Die Konstruktion bietet eine praxisnahe Referenz für die Entwicklung von Taillenmechanismen in radgestützten humanoiden Robotern, mobilen Manipulationsrobotern und ähnlichen Plattformen. Durch die Kombination mehrerer integrierter Bewegungseinheiten in einer kompakten Struktur entstehen zusätzliche Möglichkeiten für die Entwicklung von Robotermechanismen.

Für die nächste Generation von Robotik und intelligenter Ausrüstung

Da die Robotikbranche höhere Präzision, leichtere Strukturen, stärkere Integration und höhere Zuverlässigkeit verlangt, setzt sich HONPINE weiterhin für die Weiterentwicklung von Schlüsseltechnologien ein und nutzt zugleich seine Kompetenzen in der Präzisionsfertigung und skalierbaren Produktion.

Wir unterstützen unsere Kunden während des gesamten Produktentwicklungsprozesses – von der ersten Entwicklung und Validierung bis zur Umsetzung in der Serienfertigung – und helfen ihnen, technische Herausforderungen bei praktischen Roboteranwendungen zu bewältigen.

Aufbauend auf seiner Kernkompetenz in der Harmonic-Drive-Getriebetechnik wird HONPINE sein Portfolio an Präzisionsgetrieben, integrierten Gelenkmodulen und Bewegungskomponenten für Roboter weiterentwickeln.

Mit zuverlässigen Produkten, kontinuierlicher technologischer Innovation und leistungsfähigen Fertigungskapazitäten möchte HONPINE die Weiterentwicklung von Robotik und intelligenter Ausrüstung unterstützen.