Интегрированный гармонический/планетарный шарнирный двигатель/привод/модуль для роботов

Шарнирный модуль робота, также называемый шарнирным приводом или шарнирным двигателем робота, объединяет в компактном корпусе такие ключевые компоненты, как двигатель, редуктор, энкодер и систему привода. Шарнирные модули HONPINE выпускаются в гармоническом и планетарном исполнениях. Они служат важными силовыми компонентами для гуманоидных роботов, специализированных роботов, роботизированных манипуляторов и четвероногих роботов. Интегрированная конструкция уменьшает пространство для установки и помогает решать задачи отвода тепла, поэтому модули также подходят для медицинского оборудования, систем автоматизации и других применений, требующих точного управления движением.

Гармонический шарнирный двигатель/привод/модуль

Гармонические шарнирные двигатели HONPINE отличаются высокой точностью, высоким крутящим моментом и большим диаметром сквозного отверстия; они часто позволяют решать задачи в условиях ограниченного пространства. Доступно изготовление по индивидуальным требованиям. Эти двигатели широко применяются в специализированной робототехнике.

Планетарный шарнирный двигатель/привод/модуль

Планетарный шарнирный двигатель также является ключевым компонентом силовой системы робота. По сравнению с гармоническими шарнирными модулями он имеет меньшее передаточное отношение, более высокую выходную скорость и большую жесткость, однако его общая точность на выходе немного ниже. Высокоинтегрированная конструкция, включающая планетарный редуктор, безрамный моментный двигатель, тормоз, энкодер и драйвер, позволяет значительно уменьшить габариты и вес, обеспечивая точное управление движением шарнира. В результате достигаются более высокий крутящий момент, компактные размеры и меньший вес. Планетарные шарнирные двигатели обычно поддерживают широкий диапазон напряжения и рассчитаны на низковольтное питание постоянным током 24V~48V. Мы также предлагаем индивидуальные решения с учетом требований заказчика.

Безрамный моментный двигатель для шарнирного привода робота

HONPINE стремится самостоятельно разрабатывать ключевые компоненты шарнирных модулей для роботов, чтобы повысить выход годной продукции и увеличить производственные мощности.
Ниже представлены стандартные безрамные моментные двигатели HONPINE, которые мы дополнительно дорабатываем и оптимизируем для использования в полностью интегрированных шарнирных модулях. Эти стандартные двигатели также можно приобрести отдельно.

Что такое шарнирный модуль робота?

Шарнирный модуль робота объединяет такие компоненты, как гармонический или планетарный редуктор, безрамный моментный двигатель, тормоз, энкодер и блок привода, в компактную конструкцию с оптимизированными габаритами и весом. Гармонический шарнирный двигатель HONPINE предлагает гибкие варианты конфигурации для различных задач, включая два энкодера, STO (безопасное отключение момента), удерживающий тормоз и встроенные датчики крутящего момента.

 

Двигатель роботизированного сочленения с волновым редуктором

Выбор модели гармонического шарнирного привода

Для удовлетворения разнообразных потребностей рынка гармонические шарнирные модули HONPINE для роботов в настоящее время выпускаются в четырех основных сериях: HPJM, TCHL, HAU и HAG.

В этом руководстве представлен общий обзор, который поможет выбрать наиболее подходящий привод для вашего применения с учетом таких факторов, как контроль затрат, сроки поставки и базовые требования к производительности.

Чтобы получить подробную консультацию по выбору и техническую поддержку, свяжитесь с нами для дальнейшего обсуждения.

 

HPJM
TCHL
HAG
HAU

Ключевые особенности

Серийно выпускаемая с 2020 года серия HPJM — это зрелое, проверенное решение для шарниров гуманоидных роботов. Она объединяет гармонический редуктор, сервопривод, энкодер и безрамный моментный двигатель; в качестве опций доступны два энкодера и удерживающий тормоз. Поддерживаются протоколы связи CAN (проприетарный протокол), CANopen и EtherCAT.

 

Ключевые преимущества

- Компактная конструкция оставляет больше места для интеграции системы при сохранении требуемых характеристик.

- Более крупное сквозное отверстие по сравнению с другими сериями гармонических шарнирных модулей; плотность крутящего момента — одна из ведущих в отрасли.

- Низкотемпературная смазка в качестве опции обеспечивает работу в суровых условиях при температуре до −40°C.

- Широко применяется в специализированных роботах; многие заказчики HONPINE дополнительно устанавливают уплотнения в соответствии с требованиями применения.

Ключевые особенности

В гармоническом шарнирном модуле HONPINE TCHL используется редуктор собственной разработки, что позволяет лучше контролировать затраты. Стандартная комплектация включает два однооборотных абсолютных энкодера с разрешением 23-bit; поддерживаются протоколы связи CAN FD и EtherCAT. Удерживающий тормоз и датчик крутящего момента доступны в качестве опций. Интегрированный кабельный жгут с клеммными разъемами позволяет прокладывать кабель через полый вал и соединять модули последовательно.

 

Ключевые преимущества

- Значительные преимущества по стоимости.

- Гибкие варианты монтажа: спереди, сбоку и сзади.

- Конструкция кабельного жгута упрощает интеграцию системы.

- Малый вес и простота монтажа делают модуль подходящим для гуманоидных роботов и других применений в области воплощенного ИИ.

Ключевые особенности

В гармонический шарнирный модуль HONPINE HAG может быть встроен датчик крутящего момента; также доступна функция STO (безопасное отключение момента) для выполнения конкретных требований безопасности. В модуле применяется гармонический редуктор повышенной точности, обеспечивающий высокую надежность. Поддерживаются протоколы связи CANopen и EtherCAT; удерживающий тормоз доступен в качестве опции.

 

Ключевые преимущества

- Поддержка более строгих требований безопасности.

- Высокопроизводительные и надежные ключевые компоненты редуктора.

- Подходит для проектов с особыми требованиями безопасности или повышенными требованиями к надежности редуктора.

- Оптимальное решение для роботизированных манипуляторов и медицинского оборудования с высокими требованиями к производительности и надежности.

Ключевые особенности

Гармонический шарнирный модуль серии HAU — усовершенствованная версия модуля серии HAG. Он не оснащен датчиком крутящего момента, поэтому его стоимость ниже, чем у серии HAG.

 

Ключевые преимущества

Гармонический шарнирный модуль серии HAU отличается большим сквозным отверстием, высокой точностью позиционирования и высокой перегрузочной способностью.

 

Области применения

Гармонический шарнирный модуль серии HAU подходит для высокоточных роботизированных манипуляторов, гуманоидных и специализированных роботов.

Выбор модели планетарного шарнирного привода

Планетарные шарнирные модули HONPINE широко применяются в четвероногих роботах, роботах-собаках, приводных колёсах AGV и других системах. С учётом различных требований заказчиков и технических характеристик HONPINE предлагает серии планетарных шарнирных модулей JRM, HPA и взрывозащищённые модели.

JRM
HPA
Взрывозащищенная серия

Планетарный шарнирный модуль HONPINE JRM прошел инженерную проверку и обширные испытания. В настоящее время около 80% поставок JRM предназначены для четвероногих роботов, широко известных как роботы-собаки.

 

Во время испытаний четвероногий робот, оснащенный планетарными шарнирными модулями HONPINE JRM, работал в течение двух часов с нагрузкой, эквивалентной двум упаковкам бутилированной воды. Температура корпуса оставалась на уровне около 60°C. Испытание подтверждает способность шарнирного модуля JRM развивать высокий крутящий момент при относительно низком тепловыделении во время работы с большой нагрузкой, что делает его подходящим для четвероногих роботов с высокой нагрузкой.
 

Планетарный сервошарнир серии HONPINE HPA обеспечивает пиковую плотность крутящего момента до 210 N·m/kg и отличается малым весом и двухступенчатой высокоточной планетарной передачей. Поддерживаются различные режимы управления, включая управление положением, скоростью, крутящим моментом и усилием-положением.

 

Планетарные шарнирные модули HONPINE отличаются экономичностью, высокой эффективностью передачи, надежностью и ударостойкостью. В гуманоидном роботе обычно используется около 31 шарнирного модуля. Модели с меньшим крутящим моментом преимущественно применяются в верхней части корпуса, а модели с большим моментом — в нижней, в том числе в тазобедренных и коленных шарнирах. Планетарные шарнирные модули HONPINE также поставляются в значительных объемах для приводных колес AGV.

 

На этой производственной линии используются технологические процессы и оборудование, разработанные с учетом опыта производства автомобильных трансмиссий. Эти технологии повышают эффективность производства и долговечность продукции, а также увеличивают производственные мощности для удовлетворения растущего спроса, обусловленного развитием воплощенного интеллекта.
 

Серия взрывозащищённых шарнирных двигателей включает три основных типа шарниров: коленные, шарниры тангажа и шарниры крена. Пиковый крутящий момент достигает 450 N·m, номинальный — 110 N·m. Двигатели обеспечивают непрерывную работу роботов с полезной нагрузкой свыше 20 kg.

Изделия разработаны для эксплуатации в различных взрывоопасных условиях, включая Ex d IIB T4 и Ex d IIC T6, и обеспечивают высокий уровень эксплуатационной безопасности. Они могут использоваться в самых разных опасных средах, в том числе в нефтяной и химической промышленности, а также в сложных условиях эксплуатации на открытом воздухе и на земле.

Взрывозащищённые шарнирные двигатели успешно адаптированы к нескольким платформам четвероногих роботов и применяются в зонах с высоким уровнем риска и ограниченным доступом, таких как нефтехимические объекты, площадки для инспекции объектов природного газа и места проведения аварийно-спасательных работ, где традиционно задачи выполняли люди или использовались импортные компоненты. Эти решения представляют собой важный технологический шаг в развитии взрывозащищённых роботов-собак.
 

Решения и области применения шарнирных двигателей для роботов

На протяжении многих лет HONPINE применяет гармонические шарнирные двигатели и планетарные шарнирные двигатели в различных областях, включая гуманоидных роботов, двуручных роботов, колесных роботов, дроны, сельскохозяйственную технику, ядерное оборудование, промышленных роботов и оборудование для промышленной автоматизации. Для этих отраслей компания предлагает решения на основе шарнирных двигателей и индивидуальную адаптацию. Серии шарнирных двигателей для роботов HPJM, TCHL, HAG и другие разработаны с учетом опыта практической эксплуатации.

‹

›

Решение по интеграции системы роботизированной верхней конечности

Преимущества и недостатки гармонического шарнирного двигателя

Преимущества гармонических шарнирных двигателей

Благодаря высокой степени интеграции гармонические приводные модули становятся предпочтительной альтернативой традиционной комбинации гармонического редуктора и сервопривода. Они обеспечивают более компактную конструкцию, упрощают монтаж и повышают степень интеграции системы.

Сверхвысокая точность

Минимальный люфт передачи и точность повторного позиционирования до ±0.01 mm — важные характеристики для точной работы роботов.
 

Высокое передаточное отношение

Большое одноступенчатое передаточное отношение обеспечивает высокий выходной крутящий момент при компактных размерах, позволяя эффективно работать на низкой скорости с высокой нагрузкой.

Двигатель сочленения с волновым редуктором

Чрезвычайно компактная конструкция

Простая конструкция, небольшие размеры и малый вес делают изделие особенно подходящим для роботизированных узлов с ограниченным пространством, например запястий и кистей.

Высокая степень интеграции

Часто поставляется в виде интегрированных модулей, объединяющих двигатель, энкодер и другие компоненты. Это упрощает монтаж и обслуживание и позволяет использовать модульную конструкцию.

Недостатки гармонических шарнирных двигателей

 

Гармонический редуктор и датчик крутящего момента для гармонического шарнирного двигателя разрабатываются индивидуально, поэтому снизить цену сложно. Однако в ближайшем будущем, когда спрос и производственные мощности достигнут определенного уровня, цена может снизиться.

Гармонический шарнирный модуль для роботов — часто задаваемые вопросы

Гармонические шарнирные двигатели HONPINE с питанием постоянным током — это гармонические приводы, специально разработанные для воплощенного интеллекта. HPJM стал первым выпущенным гармоническим приводом; сегодня он отличается наиболее стабильной работой и кратчайшими сроками поставки. Чтобы удовлетворить потребности заказчиков, недавно мы выпустили два новых гармонических шарнирных двигателя с питанием постоянным током: TCHL и HAG. Свяжитесь с нами, чтобы получить актуальные брошюры о продукции.

Планетарный шарнирный двигатель — часто задаваемые вопросы

Планетарный шарнирный двигатель JRM — изделие HONPINE военного класса, широко используемое в высокопроизводительных роботах-собаках. Для биомиметических гуманоидных роботов готовится к выпуску гармонический шарнирный двигатель HPJM с более компактной конструкцией и увеличенной полостью.

Гармонические приводы для гуманоидных роботов — часто задаваемые вопросы

Ниже приведены наиболее распространенные технические вопросы и вопросы о закупках, которые задают заказчики при оценке шарнирных модулей и приводных систем для гуманоидных роботов. Они касаются выбора крутящего момента и передаточного отношения редуктора, управления движением, протоколов связи, отвода тепла, динамических характеристик при ходьбе и интеграции с платформами гуманоидных роботов.

Это руководство поможет инженерам, разработчикам робототехники и специалистам по закупкам лучше понять, как выбирать подходящие шарнирные решения для гуманоидных роботов разных размеров, с различной грузоподъемностью и для разных областей применения.
Чтобы узнать больше о решениях для гуманоидных роботов, свяжитесь с HONPINE

Меры предосторожности при использовании шарнирных модулей роботов

По вопросам, связанным с предпродажным и послепродажным обслуживанием шарнирных модулей, свяжитесь с нами. HONPINE предоставит индивидуальную техническую поддержку.

● Безопасная эксплуатация: Не подключайте и не отсоединяйте кабели при включенном питании. Перед отключением конденсаторов убедитесь, что они полностью разряжены.
● Установка оборудования: Убедитесь, что монтажная конструкция обладает достаточной механической прочностью, чтобы выдержать вес интегрированного шарнирного узла, и надежно закрепите его.
● Затяжка винтов: При креплении двигателя к конструктивным элементам необходимо использовать фиксатор резьбы и динамометрический ключ. Строго соблюдайте значения момента затяжки, указанные в руководстве по эксплуатации двигателя.
● Требования к подключению: Выполняйте подключение строго в соответствии с назначением контактов. Не определяйте назначение проводов по их цвету и обеспечьте правильное согласование сопротивлений.
● Использование источника питания: Убедитесь, что напряжение источника питания соответствует номинальному напряжению интегрированного шарнирного узла. При подключении внешней литиевой батареи с номинальным напряжением 48V ее напряжение при полной зарядке во время запуска может превышать 60V, что может повлиять на работу двигателя или даже привести к его повреждению. Для защиты можно установить электролитические конденсаторы для сглаживания напряжения либо последовательно подключить модуль регулирования напряжения к входу питания двигателя.
● Системы питания от аккумуляторов: В системах с питанием от аккумулятора он сам может поглощать обратный ток и помогать предотвращать превышение допустимого напряжения.
● Системы с импульсным источником питания: При быстром торможении или работе под действием силы тяжести интегрированный двигатель может вырабатывать рекуперативную энергию. Это приводит к повышению напряжения шины постоянного тока и может вызвать сигнализацию перенапряжения. Для предотвращения этого рекомендуется подключить параллельно электролитические конденсаторы большой емкости или установить тормозные резисторы для уменьшения скачков напряжения.
● Защита от поражения электрическим током и защемления: При включенном питании, работающем двигателе или его соединении с конструктивными элементами не прикасайтесь к двигателю руками, чтобы избежать поражения электрическим током или защемления движущимися конструкциями.
● Разборка двигателя: Самостоятельная разборка двигателя без разрешения запрещена. Разборка допускается только в особых случаях после консультации и под руководством специалистов. Несанкционированная разборка аннулирует гарантию.
● Транспортировка после разборки: Если двигатель был разобран под руководством специалиста и его необходимо вернуть, перед отправкой установите на место и надежно закрепите все оригинальные винты. Это предотвратит повреждения при транспортировке из-за вибраций и ударов. Проверьте крепежные винты редуктора, винты задней крышки и другие крепежные элементы.

Тенденции отрасли