Warum das Gelenkmodul das "Power Heart" des Roboters genannt wird

Robotergelenke sind eine der grundlegendsten Komponenten, die die mechanische Struktur des Roboters bilden. Alle Aktionen des Roboters werden durch die Verbindungsstangen und Gelenke ausgeführt, aus denen das gesamte System besteht. Die Leistung der Robotergelenke wirkt sich direkt auf die Gesamtleistung des Roboters aus, wie z. B. Gelenksteifigkeit, Hysterese, Positioniergenauigkeit, Geschwindigkeit und Geräuschentwicklung während des Betriebs sowie andere Leistungsindikatoren.

Das Robotergelenkmodul ist eine Präzisionskomponente, die Antrieb, Übertragung, Sensorik und Steuerung integriert. Seine Funktion ähnelt dem Muskel-Skelett-System in einem Organismus, und es ist dafür verantwortlich, die Bewegung verschiedener Gelenke und Komponenten des Roboters anzutreiben und zu steuern. Die Leistung wird vom Motor bereitgestellt, und nachdem die Geschwindigkeit durch das Getriebe geändert und das Drehmoment erhöht wurde, liefert der Encoder eine Rückmeldung über die Positionsinformationen, und schließlich erreicht der Treiber eine präzise Steuerung. Dieser Artikel wird uns helfen, gemeinsam das Robotergelenkmodul zu erschließen.

Zusammensetzung und Funktion des Gelenkmoduls

Magnetoelektrischer Encoder: 

Der Hauptteil besteht aus einer Lesekopfplatine und einem Magnetgitter. Das Magnetgitter ist mit kleinen Magnetpolen versehen, und der Sensor erkennt die Änderung des Magnetfelds, wenn sich die Scheibe dreht. Der Chip der Lesekopfplatine kann ein Hall-Effekt-Bauelement sein, das Spannungsänderungen erfasst, oder ein magnetoresistives Bauelement, das Magnetfeldänderungen erfasst. Das Signal wird vervielfacht, geteilt oder interpoliert, um die erforderliche Ausgabe zu erzeugen und den Messzweck zu erreichen.

Photoelektrischer Encoder:

Er besteht aus einer Lichtquelle, einer optischen Codescheibe und einem lichtempfindlichen Element. Das Gitter ist tatsächlich eine Scheibe mit eingravierten transparenten und lichtundurchlässigen Linien. Der vom lichtempfindlichen Element empfangene Lichtstrom ändert sich synchron mit den transparenten Linien. Die Ausgangswellenform des lichtempfindlichen Elements wird geformt und wird zu einem Impulssignal. Pro Umdrehung wird ein Impuls ausgegeben. Entsprechend der Änderung des Impulses kann die Verschiebung der Ausrüstung präzise gemessen und gesteuert werden, um die aktuelle Geschwindigkeit der Ausrüstung widerzuspiegeln.

Inkrementalgeber:

Der Inkrementalgeber nutzt direkt das Prinzip der photoelektrischen Umwandlung, um drei Gruppen von Rechteckwellenimpulsen der Phasen A, B und Z auszugeben; die Phasendifferenz zwischen den Impulsen A und B beträgt 90°, sodass die Drehrichtung leicht bestimmt werden kann, und die Z-Phase liefert einen Impuls pro Umdrehung, der für die Referenzpunktpositionierung verwendet wird. Seine Vorteile sind ein einfaches Prinzip und ein einfacher Aufbau, eine durchschnittliche mechanische Lebensdauer von mehr als mehreren zehntausend Stunden, eine starke Störfestigkeit, hohe Zuverlässigkeit und Eignung für die Fernübertragung. Sein Nachteil ist, dass er keine absoluten Positionsinformationen der Wellenrotation ausgeben kann.

Absolutwertgeber:

Der Absolutwertgeber ist ein Sensor, der digitale Daten direkt ausgibt. Auf seiner kreisförmigen Codescheibe befinden sich entlang der radialen Richtung mehrere konzentrische Codescheiben. Jede Spur besteht aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Sektoren. Die Anzahl der Sektoren benachbarter Codierspuren verdoppelt sich. Die Anzahl der Codierspuren auf der Codescheibe entspricht der Anzahl der Bits ihrer Binärzahlen. Auf einer Seite der Codescheibe befindet sich die Lichtquelle, und auf der anderen Seite befindet sich ein lichtempfindliches Element, das jeder Codierspur entspricht. Wenn sich die Codescheibe in verschiedenen Positionen befindet, wandelt jedes lichtempfindliche Element das entsprechende Pegelsignal je nachdem, ob es beleuchtet wird oder nicht, um und bildet so eine Binärzahl. Das Merkmal dieses Encoders ist, dass kein Zähler erforderlich ist und an jeder Position der rotierenden Welle ein fester der Position entsprechender Digitalcode abgelesen werden kann. Offensichtlich gilt: Je mehr Codierspuren vorhanden sind, desto höher ist die Genauigkeit.

DC-Antrieb und Temperatursensor

Der DC-Antrieb kann die Motorspannung ändern, um die bürstenlose DC-Drehzahl zu steuern.

(Steuerung der Motordrehung)

Der Temperatursensor kann die Temperatur erfassen und in ein nutzbares Ausgangssignal umwandeln.

(Erfassung der aktuellen Temperatur-Rückmeldung)

Servoantriebsmodul:

Der leistungsstarke, kompakte und volldigitale Universal-Servoantrieb, der durch integrierte Forschung und Entwicklung von Gelenkmodulen entwickelt und hergestellt wurde, kann die Anforderungen Ihres kollaborativen Roboters an hohe Präzision, ruhigen Betrieb, schnelle Reaktion und Drehmomentsteuerung gut erfüllen. Er eignet sich für hochpräzise Anwendungsszenarien wie kollaborative Roboter, Exoskelett-Roboter, medizinische Geräte und Automatisierungsausrüstung.

(Steuert die Motordrehung mit Drehmoment, Strom und absoluter Position)

Bremsenhalter:

Die Haltebremse ist eine elektromagnetische Vorrichtung, die aus einem Elektromagneten, einem Bremsbelag, einer Druckplatte und einer Feder besteht. Wenn der Motor aufhört zu laufen, wird der Elektromagnet erregt, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das den Bremsbelag anzieht, sodass er mit der Druckplatte in Kontakt kommt. Gleichzeitig drückt die Druckplatte die Feder zusammen, wodurch Reibung zwischen dem Bremsbelag und dem Motorrotor entsteht und dadurch die Position des Motors gehalten wird.

Rahmenloser Drehmomentmotor:

Drehmomentmotoren können auch dann weiterarbeiten, wenn der Motor mit niedriger Drehzahl läuft oder sogar blockiert ist (d. h. der Rotor kann sich nicht drehen), ohne den Motor zu beschädigen. In diesem Betriebsmodus kann der Motor dem Lastsystem ein stabiles Drehmoment bereitstellen (daher der Name Drehmomentmotor). Drehmomentmotoren können auch ein Drehmoment entgegen der Betriebsrichtung bereitstellen (Bremsmoment). Die Welle eines Drehmomentmotors gibt die Leistung nicht mit konstanter Leistung, sondern mit konstantem Drehmoment aus.

Drehmomentsensor:

Der Drehmomentsensor, auch Drehmomentaufnehmer oder Drehmomentmesser genannt, wird in zwei Kategorien unterteilt: dynamisch und statisch. Der dynamische Drehmomentsensor kann auch als Drehmomentsensor, Drehzahl-Drehmomentsensor, berührungsloser Drehmomentsensor, Rotationsdrehmomentsensor usw. bezeichnet werden. Der Drehmomentsensor ist eine Erfassungsvorrichtung für das auf verschiedene rotierende oder nicht rotierende mechanische Teile ausgeübte Torsionsdrehmoment.

Es handelt sich um Präzisionsmessgeräte zur Messung verschiedener Drehmomente, Drehzahlen und mechanischer Leistungen

(Wird zur Messung des Motordrehmoments verwendet, im Allgemeinen werden stattdessen Inkrementalgeber und Absolutwertgeber eingesetzt)

Harmonic-Getriebe:

Das Harmonic-Getriebe ist eine Untersetzungsvorrichtung, die aus drei Grundkomponenten besteht: einem feststehenden Innenzahnrad, einem Flexspline (d. h. einer elastischen dünnwandigen Hülse, deren Basis mit der Abtriebswelle verbunden ist "wobei zu Beginn des Flexsplines ein Zahnkranz auf der Erzeugenden hergestellt wird") und einem Wellengenerator, der eine radiale Verformung des Flexsplines verursacht.

(Die Motordrehzahl wird durch unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse reduziert)

Was sind die Vorteile von Gelenkmodulen?

Modularität

Integrierte Gelenkmodule verfügen in der Regel über modulare Designs, sodass sie frei kombiniert werden können, um Roboterarme mit mehreren Freiheitsgraden oder Skelettstrukturen für Serviceroboter zu bilden.

Bauzeit verkürzen und Kosten senken

Sie reduzieren den Personal- und Zeitaufwand für die mechanische Auswahl und Montage. Sie vereinfachen das umfassende Lieferkettenmanagement und die Kosten der Qualitätskontrolle und verkürzen gleichzeitig die Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionszyklen von Robotern.

Funktionserweiterung

Zusätzliche Sensorvorrichtungen können integriert werden, um die hochpräzise Bewegungskoordination zu verbessern und die Bewegungssicherheit zu gewährleisten.

Massenproduktion

Der Aufbau standardisierter Produktionssysteme hilft, Kosten zu senken. Die Implementierung standardisierter Qualitätskontroll- und Prüfsysteme gewährleistet eine gleichbleibende Qualität der Robotergelenke.

Wohin wird die Zukunft der Gelenkmodule führen?

Mechatronische Gelenke haben erst eine Entwicklungsgeschichte von wenigen Jahrzehnten, seit die Carnegie Mellon University 1988 den weltweit ersten Prototyp eines mechatronischen Gelenks für die NASA entwickelt hat.

Derzeit werden Gelenkmodule erfolgreich eingesetzt in:Luft- und Raumfahrt,Automatisierte Verpackungsmaschinen,Industrielle Laserschneidsysteme,Automatisierungskomponenten für Industrieroboter,Medizinische Roboterausrüstung,Mess- und Prüfgeräte,Medien- und Kommunikationsausrüstung,Mobile humanoide Roboter,Optische Geräte und Teleskope,Photovoltaiksysteme,PCB-Herstellung,Halbleiterproduktion Künstliche Intelligenz, Robotik und digitale Technologien verändern die globalen Standards für Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz.

Diese Technologien verbessern das Wohlbefinden der Arbeitnehmer durch:Automatisierung gefährlicher Aufgaben,Optimierung der Logistik,Verbesserung der ÜberwachungsmöglichkeitenDie zukünftige Entwicklung von Gelenkmodulen wird sich mit neuen Anwendungen erweitern und die kundenspezifische Anpassung unterstützen in:Materialien,Strukturdesigns,Präzisionsstufen

HONPINE verpflichtet sich, Kunden umfassende Dienstleistungen und Lösungen bereitzustellen.