Гармонические суставные модули с управлением по усилию: ключевое решение для коммерциализации роботов

Гармонические шарнирные модули HONPINEс силовым управлением разработаны для поддержки следующего этапа коммерциализации роботов, когда роботам необходимо не только обеспечивать точное позиционирование. В серииHAG используется замкнутое управление по крутящему моменту, а датчик крутящего момента интегрирован в шарнир, что обеспечивает непрерывное вращение выходного звена на 360°, более точное управление крутящим моментом и обратную связь по крутящему моменту в реальном времени.

Благодаря информации о силе в реальном времени роботы могут более естественно реагировать на внешние нагрузки и обеспечивать более податливое взаимодействие с людьми, объектами и рабочей средой.

Почему стоит выбрать модули роботизированных шарниров с силовым управлением?

Ощущение «следования за рукой» при обучении с компенсацией силы тяжести, поглощение ударов, необходимое при приземлении гуманоидного робота, и точное управление контактом при полировке — все это зависит от одной фундаментальной способности: насколько точно и быстро шарнир робота может измерять и контролировать выходной крутящий момент.

В традиционных системах с позиционным управлением обратная связь по движению обычно основывалась на данных энкодера. По мере перехода роботов к силовому управлению и физическому взаимодействию обратная связь по крутящему моменту становится все более важной. Способ получения обратной связи по крутящему моменту напрямую влияет на характеристики управления, механическую интеграцию, структуру затрат и габаритные ограничения шарнирного модуля.

Шарнирный модуль с силовым управлением предоставляет роботу не только информацию о положении. Он позволяет системе измерять крутящий момент в реальном времени и регулировать выход шарнира в соответствии с изменяющимися нагрузками, создавая основу для податливого движения и физического взаимодействия.

Должен ли гармонический шарнирный модуль с силовым управлением быть больше?

Интеграция датчика крутящего момента не обязательно означает, что шарнирный модуль должен стать больше.

HONPINE интегрирует датчик крутящего момента непосредственно в шарнирный модуль, позволяя конфигурациям с силовым управлением и без него сохранять одинаковые общие габариты. Это позволяет клиентам выбирать или переключаться между конфигурациями без внесения существенных изменений в механическую конструкцию робота.

Основные характеристики шарнирных модулей HONPINE с силовым управлением

• Интегрированное измерение крутящего момента

• Замкнутое управление по крутящему моменту

• Точность управления крутящим моментом менее 1%

• Полоса пропускания по крутящему моменту 50 Hz

• Непрерывное вращение выходного звена на 360°

• Компактная интегрированная архитектура шарнира

Одинаковые механические габариты версий с силовым управлением и без него

Почему шарнирные модули с силовым управлением важны для развития роботов?

Суставы человека, такие как колени, плечи, локти и запястья, — это не просто механические соединения между костями. Они координируют движения, непрерывно реагируя на силы, создаваемые мышцами и окружающей средой.

Например, удерживая хрупкий стакан, человек естественным образом регулирует прилагаемое усилие в зависимости от веса и сопротивления объекта. При письме кистью запястье непрерывно регулирует усилие и угол для выполнения контролируемых движений.

Роботам все чаще требуются аналогичные возможности при взаимодействии с физическим миром.

Точное восприятие силы для более контролируемого движения

Высокоточные шарниры с силовым управлением могут предоставлять информацию в реальном времени о крутящем моменте, воздействующем на шарнир. Это позволяет контроллеру робота реагировать на изменения внешней нагрузки, а не полагаться исключительно на заранее заданные траектории положения.

Эта возможность может быть полезна в таких областях применения, как:

• Точная сборка

• Обнаружение контакта

• Роботизированная полировка и шлифование

• Взаимодействие человека и робота

• Компенсация силы тяжести

• Обнаружение столкновений

• Податливое манипулирование

Например, при точной сборке роботу может потребоваться обнаружить контакт или сопротивление при вставке перед продолжением движения. Обратная связь по крутящему моменту предоставляет дополнительную информацию, которая может помочь системе управления соответствующим образом скорректировать движение шарнира.

Силовое управление обеспечивает более податливое взаимодействие роботов

Традиционное позиционное управление высокоэффективно, когда робот работает в предсказуемой и структурированной среде. Однако многие новые области применения робототехники предполагают неопределенные условия контакта.

Когда робот взаимодействует с человеком, захватывает объект, касается поверхности или выполняет процесс, основанный на контакте, простого достижения заранее заданного положения может быть недостаточно.

Шарниры с силовым управлением обеспечивают дополнительный уровень обратной связи, позволяя роботу реагировать на внешние силы и выполнять более податливые движения.

Это особенно актуально для:

• Гуманоидных роботов

• Коллаборативных роботов

• Ловкого манипулирования

• Роботизированной сборки

• Полировки и финишной обработки поверхностей

• Сервисных роботов

Интегрированные шарнирные модули: компактная «микросистема» внутри робота

Интегрированный шарнирный модуль робота может быть относительно небольшим компонентом, но он может включать несколько критически важных технологий.

Типичный интегрированный шарнирный модуль может объединять:

• Двигатель

• Гармонический редуктор

• Энкодер

• Датчик крутящего момента

• Силовую электронику привода

• Тормоз

• Интерфейсы связи

• Компоненты управления

Интеграция этих компонентов в единую платформу на уровне шарнира позволяет производителям снизить сложность системы и упростить механическую и электрическую интеграцию.

Интегрированное измерение крутящего момента для высокоточных роботизированных применений

Добавление интегрированного датчика крутящего момента придает шарнирному модулю дополнительную возможность измерения помимо традиционной обратной связи по положению.

Вместо простой команды шарниру достичь определенного положения система управления также может отслеживать крутящий момент, создаваемый в шарнире, и реагировать на изменения нагрузки.

Это создает основу для более гибких стратегий управления, особенно там, где робот должен физически взаимодействовать со своей средой.

Гармонические роботизированные шарнирные модули HONPINE HAG

Серии HONPINE HAG и HAU объединяют технологии гармонической передачи, двигателя, измерения и управления вкомпактных роботизированных шарнирных модулях.

Благодаря интегрированному измерению крутящего момента, замкнутому управлению по крутящему моменту, точности управления крутящим моментом менее 1% и полосе пропускания по крутящему моменту 50 Hz конфигурация с силовым управлением предназначена для роботизированных применений, требующих большего, чем традиционное позиционное управление.

Возможность сохранения одинаковых общих габаритов конфигурациями с силовым управлением и без него также предоставляет производителям роботов большую гибкость при разработке различных конфигураций продукции на одной механической платформе.

Применения гармонических шарнирных модулей с силовым управлением

Гармонические шарнирные модули с силовым управлением особенно актуальны для роботизированных применений, связанных с физическим контактом, переменными нагрузками или податливым движением, включая:

• Гуманоидных роботов

• Коллаборативных роботов

• Роботизированную полировку и шлифование

• Точную сборку

• Ловкое роботизированное манипулирование

• Взаимодействие человека и робота

• Сервисных роботов

Свяжитесь с HONPINE для получения решений по роботизированным шарнирным модулям HAG

Для получения дополнительной информации о гармонических роботизированных шарнирных модулях HONPINE HAG и решениях с силовым управлением свяжитесь с HONPINE, чтобы получить техническую документацию и поддержку по применению.