Разработка гуманоидных роботов, коллаборативных роботов, лёгких роботизированных манипуляторов, медицинских роботов, мобильных манипуляторов и специализированных роботизированных систем создаёт новые задачи для проектирования роботизированных суставов. Инженерам необходимо сбалансировать крутящий момент, вес, жёсткость, точность, датчики, прокладку кабелей, управление, безопасность и ограниченное монтажное пространство в пределах одного сустава. Обычная комбинация двигателя и редуктора может соответствовать отдельным спецификациям, но при этом оказаться сложной для интеграции в робота в целом. В этой статье рассматриваются 10 распространённых проблем модулей роботизированных суставов и инженерные решения, которые помогут разработчикам создавать более лёгкие, компактные, точные и специализированные роботизированные системы. От плотности крутящего момента и интегрированных датчиков до прокладки кабелей через полый вал, гибкого монтажа и интеграции управления — основное внимание уделяется тому, как архитектура сустава может лучше соответствовать фактическим требованиям 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.

Узнайте, как модуль роботизированного сочленения управляет положением и крутящим моментом с помощью энкодеров, прецизионных редукторов, серводвигателей и датчиков крутящего момента для обеспечения точного движения робота по замкнутому контуру.