Hochpräzise Harmonic-Drive-Robotergelenkaktuatorlösung für Roboterellbogen

Das Roboter-Ellbogengelenk ist ein entscheidendes Bewegungsgelenk, das Ober- und Unterarm verbindet. Es ist hauptsächlich für die Beugung und Streckung des Arms, die Anpassung der Haltung sowie Änderungen der Position des Endeffektors verantwortlich. Bei humanoiden Robotern, kollaborativen Robotern und Roboterarmen muss das Ellbogengelenk nicht nur dem durch die Lasten von Unterarm und Endeffektor erzeugten Drehmoment standhalten, sondern auch hochpräzise, schnelle und stabile Bewegungen in einem begrenzten Einbauraum ermöglichen. Daher beeinflussen die Strukturabmessungen, das Ausgangsdrehmoment, die Positioniergenauigkeit, die Steifigkeit, das Spiel und das dynamische Ansprechverhalten des Ellbogengelenks unmittelbar den Bewegungsbereich, die Regelgenauigkeit und die Betriebsfähigkeit des Roboterarms.

Ein Roboter-Gelenkaktor mit Harmonic Drive integriert Schlüsselkomponenten wie ein hochpräzises Harmonic-Drive-Getriebe, Servomotor, hochauflösenden Encoder, Bremse sowie Antriebssteuerungssystem in einer kompakten Einheit. Er bietet in dem begrenzten verfügbaren Raum eines Roboter-Ellbogens eine hohe Untersetzung, hohe Drehmomentdichte und eine kompakte Struktur sowie geringes Spiel, hohe Positioniergenauigkeit, hohe Steifigkeit und ausgezeichnete Wiederholgenauigkeit.

Für humanoide Roboter, kollaborative Roboter und hochpräzise Roboterarme kann dieses integrierte Design die Gelenkgröße und die Komplexität der Systemintegration reduzieren sowie die Kabelführung und mechanischen Verbindungen vereinfachen. Dadurch kann das Ellbogengelenk bei häufigen Start-Stopp-Vorgängen, Haltungsanpassungen und Präzisionsbewegungen stabile, schnelle und kontrollierbare Bewegungen beibehalten.

Dieser Artikel stellt drei HONPINE-Modelle für Anwendungen in Roboter-Ellbogengelenken vor.

HPJM-Serie (40–52)

Das HPJM-RE40-52-PRO-XX ist ein leistungsstarkes integriertes Gelenkmodul der PRO-Serie. Es verfügt über einen kompakten Außendurchmesser von 40 mm und eine hohle Kabeldurchführung von 52 mm. Das Modul ist für kollaborative Roboter, leichte Roboterarme und Präzisionsautomatisierungsanlagen ausgelegt.

• Untersetzungsverhältnis: 51:101

• Nenndrehmoment: 4 N·m bei 2,000 RPM

• Maximal zulässiges Drehmoment: 5.5 N·m bei durchschnittlicher Last / 8.9 N·m Spitze

• Stoßdrehmoment: 8.3 N·m bei 1/2 des Nenndrehmoments

• Drehzahlleistung:

• Nenndrehzahl: 80 RPM

• Spitzendrehzahl: 118 RPM

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TCHL-Serie (11, 14)

Die Gelenkmodule der TCHL-Serie decken ein breites Spezifikationsspektrum ab, von präzisen Miniaturgelenken bis hin zu industriellen Anwendungen mit höheren Lasten.

Das TCHL-11 (φ52) ist das kleinste und leichteste Gelenkmodul der Serie. Ohne Bremse wiegt es nur 0.37 kg und liefert bei einem Untersetzungsverhältnis von 100:1 ein Nenndrehmoment von 3.6 N·m sowie ein Spitzendrehmoment von 25 N·m. Es verfügt außerdem über eine hohle Kabeldurchführung von 8 mm und eignet sich daher für extrem leichte Anwendungen wie geschickte Roboterhände, Miniatur-Kollaborativroboter sowie medizinische und wissenschaftliche Geräte.

Das TCHL-32 (φ131) ist eine Schwerlastausführung der Serie. Mit einem Untersetzungsverhältnis von 101:1 liefert es bis zu 267 N·m Nenndrehmoment und 799 N·m Spitzendrehmoment. Außerdem bietet es ein zulässiges Kippmoment von 210 N·m und eine Hohlwelle mit großem Durchmesser von 22 mm, wodurch es sich als Kernantrieb für industrielle Schwerlast-Roboterarme und große automatisierte Drehplattformen eignet.

Obwohl sich die beiden Modelle erheblich in Größe und Drehmomentkapazität unterscheiden, basieren beide auf derselben hochintegrierten Gelenktechnologieplattform. Sie sind mit 17-Bit-Dual-Encodern ausgestattet, unterstützen EtherCAT- und CAN-FD-Kommunikation und bieten Schutzart IP54, wobei IP65 optional verfügbar ist. Der Betriebstemperaturbereich beträgt -20°C bis 50°C. Drehmomentsensoren und Bremsen sind ebenfalls entsprechend den Anwendungsanforderungen erhältlich.

Diese integrierte Technologieplattform ermöglicht hochpräzise und hochintegrierte Gelenkantriebslösungen für unterschiedliche Roboterlastanforderungen.

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HAG / HAU-Serie (11, 14, 17)

Die harmonischen Gelenkmotoren der HAG-Serie umfassen drei Baugrößen: HAG-11, HAG-14 und HAG-17. Alle Modelle basieren auf einer 48-VDC-Stromversorgungsplattform und bieten drei Untersetzungsoptionen: 51, 81 und 101.

Die Serie ist mit hochpräzisen absoluten BISS-C-Encodern ausgestattet und bietet eine Auflösung von 22 Bit für Einzelumdrehungen und 22 Bit für Mehrfachumdrehungen. Sie integriert außerdem einen schnell ansprechenden Drehmomentsensor mit einer Abtastfrequenz von 8 kHz und unterstützt eine optionale stromlos schließende Bremse.

Die Serie bietet eine Positioniergenauigkeit von ≤75 arcsec, die auf ≤20 arcsec angepasst werden kann, sowie eine Wiederholpositioniergenauigkeit von ≤10 arcsec.

Das HAG-11 als kompaktes Modell bietet einen Nenndrehmomentbereich von 4.6–7.3 N·m und einen Spitzendrehmomentbereich von 11.4–18 N·m bei einem Gewicht von nur 0.51–0.55 kg.

HAG-14 und HAG-17 verfügen über weitgehend ähnliche mechanische Abmessungen und elektrische Kernparameter, bieten jedoch eine höhere Drehmomentleistung. Ihr Nenndrehmoment reicht von 10.5 bis 21 N·m, während das Spitzendrehmoment von 23 bis 35 N·m reicht. Ihr Gewicht beträgt 0.875–0.92 kg, und sie können mit Bremsen ausgestattet werden, die ein Haltemoment von ≥0.65 N·m bieten. Die Bremse des HAG-11 bietet ein Haltemoment von ≥0.2 N·m.

Zusammen bieten diese Modelle hochintegrierte, hochsteife und hochpräzise Gelenkantriebslösungen für kollaborative Roboter, humanoide Roboter und Präzisionsautomatisierungsanlagen mit unterschiedlichen Lastanforderungen.

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HONPINE bietet hochpräzise Roboter-Gelenkaktor-Lösungen mit Harmonic Drive für Roboter-Ellbogengelenke und weitere Roboter-Gelenkanwendungen. Kontaktieren Sie HONPINE, um Ihre Anwendungsanforderungen zu besprechen und ein geeignetes harmonisches Gelenkmodul für Ihren Roboter auszuwählen.