Гуманоидная робототехника больше не развивается исключительно за счёт традиционных производителей роботов. Автомобильные компании, компании в сфере AI, логистические провайдеры, производители потребительской электроники и предприятия передовых технологий всё активнее выходят на рынок гуманоидных роботов. Однако искусственный интеллект может создавать реальную ценность только тогда, когда цифровой интеллект преобразуется в надёжное физическое движение. Это делает приводной модуль сустава гуманоидного робота критически важным интерфейсом между AI, управлением движением и физическим корпусом робота. В этой статье рассматривается, почему приводные модули с гармоническим приводом, высокая плотность крутящего момента, малый люфт, интегрированная обратная связь и масштабируемые архитектуры суставных модулей приобретают всё большее значение по мере перехода гуманоидной робототехники от разработки прототипов к крупномасштабной коммерциализации.

Выбор подходящего привода суставов робота больше не сводится к простому сравнению характеристик крутящего момента или отдельному выбору двигателя и редуктора. По мере того как гуманоидные роботы, коллаборативные роботы, промышленные роботизированные манипуляторы, медицинские роботы, мобильные манипуляторы и специализированные роботизированные системы становятся всё более разнообразными, производителям роботов необходимо одновременно учитывать крутящий момент, скорость, точность, жёсткость, вес, монтажное пространство, обратную связь, связь и безопасность. В этой статье объясняется, как инженеры могут выбрать подходящий гармонический привод сустава или двигатель сустава робота, начиная с реальной прикладной задачи и создавая решение на уровне сустава, соответствующее механической конструкции и требованиям к управлению всего робота.

При оценке двигателя шарнира робота инженеры часто обращают внимание на крутящий момент, скорость, мощность и разрешение энкодера. Однако сами по себе эти характеристики не могут полностью описать, насколько быстро и точно шарнир робота реагирует на изменяющиеся команды движения. Для гуманоидных роботов, коллаборативных роботов, роботизированных манипуляторов и других динамических систем полоса пропускания системы управления является важным фактором, влияющим на быстродействие шарнира, точность слежения и стабильность движения. Достижимая полоса пропускания зависит не только от двигателя, но и от редуктора, энкодера, сервопривода, механической жесткости, инерции нагрузки и системы связи. В этой статье объясняется, как полоса пропускания системы управления влияет на характеристики двигателя шарнира робота, а также как можно оценивать гармонические и планетарные шарнирные модули с точки зрения всей системы.

Шарниры коллаборативных роботов должны соответствовать нескольким конкурирующим требованиям: обеспечивать высокий крутящий момент, компактные размеры, малый вес, точное позиционирование, быстрое реагирование и отзывчивое силовое взаимодействие. Поэтому выбор архитектуры привода имеет особенно большое значение, поскольку коботы разрабатываются для выполнения более динамичных движений и всё более сложного взаимодействия человека и робота. Для такого применения обычно рассматриваются два подхода: двигатель DD (двигатель прямого привода) и гармонический редуктор в сочетании с серводвигателем. Двигатель DD устраняет механическую ступень редукции и обеспечивает прямое соединение между двигателем и выходным звеном шарнира, тогда как гармонический редуктор использует высокопередаточную прецизионную передачу для получения высокого выходного крутящего момента от компактного двигателя.