Robot AGV-Plattformen, Hubbeine, Klappbeine, Rumpf, Kopf und Doppelarme haben jeweils unterschiedliche funktionale Anforderungen. Daher sollten entsprechend verschiedene Typen von Harmonic-Drive-Gelenkmodulen und Planeten-Gelenkmodulen ausgewählt werden.

Integrierte Robotergelenkmodule verändern die Konstruktion von Robotern, indem sie Motor, Getriebe, Antrieb, Encoder und Sensorkomponenten in einer kompakten Bewegungseinheit zusammenführen. Im Vergleich zu herkömmlichen verteilten Architekturen kann dieser integrierte Ansatz die Kabelkomplexität reduzieren, Strom- und Kommunikationsverbindungen vereinfachen und kompaktere Roboterstrukturen unterstützen. Da humanoide Roboter ein höheres Maß an Bewegungskoordination, Reaktionsgeschwindigkeit, Präzision und Integration erfordern, werden Robotergelenkmodule zu einer immer wichtigeren Schnittstelle zwischen intelligenten Steuerungssystemen und physischer Bewegung. Dieser Artikel erläutert am Beispiel des HONPINE TCHL Harmonic-Drive-Robotergelenkmoduls, wie integrierte Robotergelenkmodule die Verkabelung und Steuerungsarchitektur von Robotern neu gestalten.

Da sich Roboter von präziser Positionierung hin zu physischer Interaktion entwickeln, gewinnt die Drehmomentrückmeldung auf Gelenkebene zunehmend an Bedeutung. Ein kraftgeregeltes Robotergelenkmodul ermöglicht es dem Roboter, Änderungen des Ausgangsdrehmoments zu erfassen und angemessener auf externe Lasten zu reagieren, wodurch nachgiebige Bewegungen, Kontakterkennung und kraftgeregelte Anwendungen unterstützt werden. Die Harmonic-Gelenkmodule HAG und HAU von HONPINE integrieren die Drehmomenterfassung direkt in das Gelenk und ermöglichen eine Drehmomentregelung im geschlossenen Regelkreis, eine kontinuierliche 360°-Ausgangsdrehung, eine Drehmomentregelgenauigkeit von weniger als 1 % sowie eine Drehmomentbandbreite von 50 Hz. Dieses integrierte Design gewährleistet zudem einheitliche Abmessungen zwischen kraftgeregelten und nicht kraftgeregelten Konfigurationen und bietet Roboterherstellern eine flexible Gelenkplattform.

Humanoide Roboter erfordern unterschiedliche Gelenkeigenschaften für Schulter, Ellenbogen, Handgelenk, Hüfte, Knie und Knöchel. Kleinere Gelenke haben Priorität auf geringem Gewicht und schneller Reaktion, während größere Gelenke eine höhere Drehmomentdichte, Tragfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Ein geeignetes Roboter-Gelenkmodul sollte daher auf die spezifischen Anforderungen jedes Gelenks hinsichtlich Drehmoment, Gewicht, Bewegungsbereich und Steuerung abgestimmt sein. In diesem Artikel verwendet HONPINE die HPJM-Serie der Harmonic-Gelenkmodule als Beispiel, um eine Gelenkkonfigurationslösung für die oberen und unteren Gliedmaßen humanoider Roboter vorzustellen. Dabei werden Drehmomentanforderungen von kleinen Handgelenk- und Fingergelenken bis hin zu hochbelastbaren Hüftgelenken abgedeckt.