Welches Robotergelenkmodul sollten Sie für die hochpräzise Steuerung humanoider Roboter wählen?

Im Jahr 2026 ist mir nach technischen Gesprächen mit Dutzenden Herstellern humanoider Roboter eines immer deutlicher geworden: Viele Unternehmen entwickeln nicht einfach humanoide Roboter, die laufen oder grundlegende Bewegungen ausführen können. Sie verfolgen ein deutlich ambitionierteres Ziel – humanoide Roboter zu bauen, die anspruchsvolle, praktische Aufgaben erledigen und Menschen im Alltag sowie in industriellen Umgebungen wirklich helfen können.

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

Heute möchte ich ein Harmonic-Gelenkmodul für humanoide Roboter vorstellen, die mehr können müssen, als sich nur zu bewegen. Für Roboter, von denen erwartet wird, dass sie praktische Aufgaben ausführen, die eine präzise Positionierung, genaue Kraftregelung und stabile Bewegungen erfordern, empfehle ich das HONPINEHAG Harmonic-Gelenkmodul.

Fünf entscheidende Vorteile des HONPINE HAG Harmonic-Gelenkmoduls

1. Hohe Positioniergenauigkeit und hervorragende Drehmomentregelung

Die Grundlage für menschenähnliche und präzise Bewegungen

Humanoide Roboter müssen komplexe Aufgaben wie Montage, Objektmanipulation, Greifen und Gehen ausführen. Diese Anwendungen stellen äußerst hohe Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der Gelenke und die Bewegungssteuerung.

Das HONPINEHAG Harmonic-Gelenkmodulbietet verschiedene Funktionen zur Unterstützung einer hochpräzisen Bewegungssteuerung:

Zwei Absolutwertgeber: Alle Modelle sind mit einem 20-Bit-Ein-Umdrehungs-Absolutwertgeber (1.048.576 Zählwerte pro Umdrehung) und einem 12-Bit-Mehrumdrehungs-Absolutwertgeber ausgestattet und unterstützen das Kommunikationsprotokoll BiSS-C.

Hohe Positioniergenauigkeit: Die unidirektionale Positioniergenauigkeit kann ≤45 Bogensekunden erreichen, bei einer Wiederholgenauigkeit von ≤10 Bogensekunden. Diese Spezifikationen helfen humanoiden Robotern, bei komplexen Vorgängen fein abgestimmte Bewegungen und eine gleichmäßigere Positionierung zu erzielen.

Optionaler Drehmomentsensor: Den Produktspezifikationen zufolge unterstützt die HAG-Serie einen optionalen integrierten Drehmomentsensor (Suffix T) mit Messbereichen von 25 N·m bis 500 N·m und einer Linearitätsabweichung von nur 0,5 %.

Dies ermöglicht drehmomentbasierte Regelungsstrategien wie nachgiebige Interaktion, Kraftfeedback und Kollisionsdetektion. Sie sind für eine sicherere Mensch-Roboter-Kollaboration und anspruchsvolle Manipulationsaufgaben unerlässlich.

Hohe Torsionssteifigkeit: Größere Modelle wie der HAG-40 bieten eine Torsionssteifigkeit von bis zu 18,6 × 10⁴ N·m/rad. Eine hohe Torsionssteifigkeit trägt dazu bei, Verformungen unter Last zu verringern, unerwünschte Schwingungen zu dämpfen und die Bewegungsstabilität sowie die Positioniergenauigkeit des Endeffektors aufrechtzuerhalten.

2. Hohe Drehmomentdichte und starke Überlastfähigkeit

Erfüllung der anspruchsvollen Leistungsanforderungen humanoider Roboter

Hüft- und Kniegelenke benötigen ein ausreichendes Drehmoment für anspruchsvolle Bewegungen wie Springen, Treppensteigen, Aufstehen und das Wiederaufrichten nach einem Sturz. Gleichzeitig machen der begrenzte Einbauraum und die Batteriekapazität humanoider Roboter die Drehmomentdichte und das Gesamtgewicht zu entscheidenden Konstruktionsfaktoren.

Die HONPINE HAG-Serie bietet einen breiten Drehmomentbereich für unterschiedliche Gelenkanforderungen.

Breiter Drehmomentbereich: Vom HAG-11 mit einem Spitzendrehmoment von 11,4 bis 18 N·m bis zum HAG-40, der ein Spitzendrehmoment von bis zu 800 N·m und ein Nenndrehmoment von 557 N·m liefert, deckt die HAG-Serie ein breites Spektrum von Gelenkanwendungen in humanoiden Robotern ab.

Kleinere Modelle kommen beispielsweise für Handgelenk- und Armgelenke infrage, während größere Modelle sich je nach mechanischer Auslegung und Lastanforderungen des Roboters für stärker belastete Gelenke wie Schulter-, Hüft- und Kniegelenke eignen.

Hohe kurzzeitige Überlastfähigkeit: Bei dynamischen Bewegungen sind humanoide Roboter häufig vorübergehend hohen Belastungen ausgesetzt. Der HAG-25 weist beispielsweise einen Nenndrehmomentbereich von 48–115 N·m und einen Spitzendrehmomentbereich von 86–203 N·m auf.

Diese zusätzliche kurzzeitige Drehmomentkapazität unterstützt anspruchsvolle Bewegungen wie Springen, schnelle Beschleunigung und das Wiederaufrichten nach einem Sturz.

3. Kompakte, leichte Bauweise mit Kabelführung durch die Hohlwelle

Optimiert für den begrenzten Innenraum humanoider Roboter

Der Innenraum humanoider Roboter ist stark begrenzt. Jede Komponente muss sorgfältig angeordnet werden, während zusätzliches Gewicht sich unmittelbar auf die Batterielaufzeit, die dynamische Leistung und die Gesamtenergieeffizienz auswirkt.

DasHAG Harmonic-Gelenkmodulbegegnet diesen Herausforderungen mit seiner integrierten Architektur und Hohlwellenbauweise.

Kabelführung durch die Hohlwelle: Die HAG-Serie verfügt über eine zentrale Durchgangsbohrung für die interne Kabelführung. Der HAG-20 hat beispielsweise eine zentrale Bohrung mit einem Durchmesser von Φ16,8 mm, während der HAG-40 eine Bohrung von Φ28 mm bietet.

Stromkabel, Kommunikationsleitungen und weitere erforderliche Leitungen können durch die Mitte des Gelenks geführt werden. Dies vereinfacht die interne Kabelführung und reduziert Störungen, Knicken und Verschleiß, die durch eine externe Kabelführung entstehen können.

Leichte und hochintegrierte Bauweise: Das HAG integriert einen rahmenlosen Drehmomentmotor, ein Harmonic-Drive-Getriebe, eine Treiberplatine und eine optionale elektromagnetische Bremse in einer kompakten Gelenkeinheit.

Der HAG-20 wiegt beispielsweise mit installierter Bremse nur 1,63 kg. Dank seiner kompakten Bauweise eignet er sich für Konstruktionen humanoider Roboter, bei denen Einbauraum und Gewicht wesentliche Einschränkungen darstellen.

4. Hervorragendes dynamisches Ansprechverhalten und Kommunikationskompatibilität

Für reaktionsschnelle Bewegungen und eine nahtlose Systemintegration

Humanoide Roboter müssen ihre Gelenkbewegungen kontinuierlich an wechselnde Befehle, äußere Kräfte und Umgebungsbedingungen anpassen. Dafür sind Gelenkmodule mit reaktionsschnellem Bewegungsverhalten und zuverlässigen Kommunikationsschnittstellen erforderlich.

Hohe Drehzahl: Kleinere Modelle wie der HAG-14 erreichen eine maximale Drehzahl von 98 rpm und unterstützen Anwendungen mit relativ schnellen Gelenkbewegungen, darunter Gehen und schnelle Armbewegungen.

Industrielle Kommunikationsprotokolle: Die HAG-Serie unterstützt die Kommunikationsprotokolle CANopen und EtherCAT und erleichtert so die Integration des Gelenkmoduls in unterschiedliche Robotersteuerungsarchitekturen.

Integrierte Sicherheitsfunktion STO: Das HAG verfügt außerdem über eine Safe-Torque-Off-Funktion (STO). Wird sie von einem geeigneten Sicherheitssystem ausgelöst, verhindert STO die Erzeugung von Motordrehmoment und trägt so dazu bei, Risiken in Notfallsituationen und bei Systemfehlern zu verringern.

Wichtig ist, dass STO keine mechanische Bremsung bewirkt und das Gelenk nicht mechanisch verriegelt. Bei Anwendungen, die nach einem Stromausfall eine Positionshaltung erfordern, sollte daher auch die optionale elektromagnetische Bremse berücksichtigt werden.

5. Hohe strukturelle Steifigkeit und zuverlässige mechanische Konstruktion

Stabile Gelenke auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen

Die Gelenke humanoider Roboter sind beim Gehen, Stehen, Heben und bei anderen dynamischen Bewegungen komplexen Kräften ausgesetzt. Das Gelenkmodul muss nicht nur Drehmoment übertragen, sondern auch äußeren Biegemomenten standhalten und die strukturelle Stabilität gewährleisten.

Hohe Kippssteifigkeit: Größere HAG-Modelle bieten eine hohe Kippsteifigkeit. Der HAG-40 erreicht beispielsweise 175 × 10⁴ N·m/rad und hilft dem Gelenk damit, Biegemomenten standzuhalten, die bei Roboterbewegungen und durch äußere Belastungen entstehen.

Dies ist besonders wichtig für tragende Gelenke wie Hüft- und Kniegelenke, bei denen strukturelle Verformungen die Bewegungsgenauigkeit und Stabilität des Roboters beeinträchtigen können.

Optionale elektromagnetische Bremse: Für die HAG-Serie ist eine optionale Bremsenkonfiguration erhältlich. Bei humanoiden Robotern, die im Stillstand des Motors eine stehende Haltung oder eine bestimmte Gelenkposition beibehalten müssen, kann eine elektromagnetische Bremse zusätzliche mechanische Haltekraft bieten.

Dies ist besonders wertvoll für Anwendungen, bei denen die Beibehaltung der Gelenkposition während Stromunterbrechungen oder Stillstandszeiten eine wichtige Konstruktionsanforderung ist.

Ist das HONPINE HAG Harmonic-Gelenkmodul die richtige Wahl für Ihren humanoiden Roboter?

Wenn Ihr Unternehmen humanoide Roboter entwickelt, die praktische Aufgaben ausführen sollen, statt lediglich grundlegende Bewegungen zu demonstrieren, sollte die Auswahl des Gelenkmoduls sorgfältig abgewogen werden.

Positioniergenauigkeit, Drehmomentregelung, Überlastfähigkeit, strukturelle Steifigkeit, dynamisches Ansprechverhalten und Systemintegration beeinflussen die Fähigkeit des Roboters, komplexe Aufgaben zuverlässig auszuführen.

Das HONPINEHAG Harmonic-Gelenkmodulvereint ein Harmonic-Drive-Getriebe, einen rahmenlosen Drehmomentmotor, integrierte Antriebselektronik, Absolutwertgeber sowie optionale Drehmomenterfassung und Bremsfunktionen in einer kompakten Gelenklösung.

Wenn Sie humanoide Roboter entwickeln, die eine hochpräzise Bewegungssteuerung und eine zuverlässige Gelenkleistung erfordern, kontaktieren Sie HONPINE, um dasDatenblatt zum HAG Harmonic-Gelenkmodulanzufordern und Ihre Anwendungsanforderungen mit unserem Engineering-Team zu besprechen.