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.

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.

Das Taillengelenk eines humanoiden Roboters ist eines der anspruchsvollsten Bewegungsgelenke eines humanoiden Roboters. Im Gegensatz zu herkömmlichen Roboterarmgelenken stützt es den Oberkörper und bewältigt gleichzeitig Beuge- und Drehbewegungen, Haltungswechsel sowie sich kontinuierlich ändernde dynamische Lasten. Gleichzeitig muss der begrenzte Innenraum Stromkabel, Signalleitungen, Sensoren und Strukturkomponenten aufnehmen. Aufgrund dieser Anforderungen ist ein Gelenkaktor mit großer Hohlbohrung eine wichtige Option für Taillengelenke humanoider Roboter. Dieser Artikel erläutert, wie ein geeigneter harmonischer Gelenkaktor unter Berücksichtigung von Hohlbohrungsgröße, dynamischem Drehmoment, Übersetzungsverhältnis, mechanischer Steifigkeit, Integration und Lebensdauer ausgewählt wird.