So wählen Sie Roboter-Gelenkmodule für Arme, Rumpf, Kopf und Beine in AGV- und humanoiden Robotern aus

Robotische AGV-Plattformen, Hubbeine, Klappbeine, Rumpf, Kopf und zwei Arme haben jeweils unterschiedliche Funktionsanforderungen. Daher sollten entsprechend unterschiedliche Typen vonGelenkmodulen mit Harmonic-Getriebe und planetaren Gelenkmodulen ausgewählt werden.

Dieser Artikel erläutert, wie die am besten geeigneten Gelenkmodule für jedes Robotersubsystem ausgewählt werden.

Welche Funktionsanforderungen haben verschiedene Robotersubsysteme?

1) Zwei Arme (Schulter, Ellenbogen, Handgelenk)

Wichtige Anforderungen:

Geringes Umkehrspiel, geringe Reibung (für Kraftregelung und Teaching), hohe Drehmomentdichte, Leichtbau, Kabelführungsfähigkeit (Hohlwelle oder seitlicher Ausgang) und geringe Geräuschentwicklung.

Kritische Risiken:

Ein unzureichendes Nenndrehmoment kann zu Überhitzung führen

Umkehrspiel und Reibung führen zu Instabilität in der Kraftregelung

Geringe Wiederholgenauigkeit und unzureichende Steifigkeit können zu Vibrationen des Endeffektors oder Positionsabweichungen führen

2) Rumpf (Taillengierdrehung / Nicken / Rollen, Brustrotation)

Wichtige Anforderungen:

Hohe axiale und radiale Tragfähigkeit, strukturelle Steifigkeit, thermische Stabilität und starke Stoßfestigkeit.

Kritische Risiken:

Das Taillengelenk trägt die kombinierte Last und das Moment von Oberkörper und zwei Armen und erfordert eine extrem hohe strukturelle Festigkeit sowie robuste Ausgangslagersysteme.

3) Kopf (Gimbal- / Sensorrotationseinheit)

Wichtige Anforderungen:

Miniaturisierung, geringe Geräuschentwicklung, geringe Vibration und gleichmäßige Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit für eine präzise Steuerung.

Kritische Risiken:

Motorrastmoment und Encoderrauschen können Mikrovibrationen verursachen

Elektromagnetische oder Kabelstörungen können Präzisionssensoren wie Kameras und IMUs beeinträchtigen

4) Untere Gliedmaßen

A. Hubbeine (Ausfahren, Abstützen, Haltungsanpassung)

Typische Umsetzungen:

Elektrische Antriebe wie Kugelgewindesysteme, riemengetriebene Hubsysteme, Zahnstangen-Ritzel-Mechanismen oder Scherenhubkonstruktionen. Rotatorische Gelenkmodule werden hauptsächlich für Hilfsantriebe oder Haltungsanpassungen verwendet.

Wichtige Anforderungen:

Zuverlässige Selbsthemmung/Bremsung, Stoßfestigkeit, lange Lebensdauer, hohe Übertragungseffizienz, IP-Schutz, hohes Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit und langfristige thermische Stabilität.

B. Klappbeine (Hüft-, Knie-, Sprunggelenke)

Wichtige Anforderungen:

Hohes Spitzendrehmoment, ausgezeichnete Stoßfestigkeit, hohe strukturelle Steifigkeit, geringes Umkehrspiel, zuverlässige Brems-/Haltemechanismen und Überlastschutz.

Anforderungen an das Modul:

Diese Gelenke liegen nahe an den primären lasttragenden Gelenken und erfordern einen starken Fokus auf strukturelle Festigkeit, Lagerungssystemdesign und Robustheit der Ausgangsschnittstelle.

2,Wie wählt man Gelenkmodule für verschiedene Robotersubsysteme aus?

Zwei Arme (Schulter / Ellenbogen / Handgelenk)

Armgelenke (Schulter & Ellenbogen)

Armgelenke erfordern eine hohe Drehmomentdichte, präzise Bewegungssteuerung und zuverlässige Kraftregelungsfähigkeit. Sie benötigen außerdem eine leichte Konstruktion und Unterstützung für die Mensch–Roboter-Interaktion durch integrierte Sensorik.

Hohe Drehmomentdichte ermöglicht eine präzise Bewegungssteuerung

Integrierter Drehmomentsensor unterstützt Kraftregelung und Mensch–Roboter-Interaktion

Ein leichtes und kompaktes Design ist für die Optimierung des Roboterarms unerlässlich

Empfohlene Lösung:

DerTCHL Harmonic-Getriebemotorwird für Schulter- und Ellenbogengelenke empfohlen.

Rumpf (Taillengelenk)

Der Rumpf (Taillengelenk) erfordert eine hohe strukturelle Steifigkeit, eine hohe Drehmomentabgabe und eine starke Tragfähigkeit, da er den gesamten Oberkörper und zwei Arme trägt. Kabelführung und Systemintegration sind ebenfalls entscheidend.

Die große Hohlstruktur ermöglicht interne Kabelführung und Integration

Hohe Drehmomentabgabe gewährleistet eine stabile Unterstützung des Oberkörpers

Hohe strukturelle Steifigkeit verbessert die Gesamtstabilität des Systems

Empfohlene Lösung:

Der HPJM Harmonic-Gelenkmotor wird für den Roboterrumpf (Taille) bevorzugt.

Kopfmodul

Das Kopfgelenk erfordert Miniaturisierung, geringe Vibration und gleichmäßige Bewegungssteuerung, insbesondere für die Stabilität von Vision und Sensorik.

Geräuscharmer Betrieb gewährleistet Sensorstabilität

Minimale Vibration verbessert die Bildgebungs- und Wahrnehmungsgenauigkeit

Gleichmäßige Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit ermöglicht eine präzise Positionierung

Empfohlene Lösung:

KompaktesTCHL Harmonic-Gelenkmodul

Hubbeine

Hubbeine erfordern eine hohe Tragfähigkeit, zuverlässige vertikale Bewegung, lange Lebensdauer und starke Stoßfestigkeit zur Haltungsanpassung und Abstützung.

Hohe Lastzuverlässigkeit im Dauerbetrieb

Starke Stoßfestigkeit für dynamische Bewegungen

Hohe Effizienz und lange Lebensdauer

Antriebssysteme können je nach Konstruktion lineare oder rotatorische Lösungen umfassen.

Empfohlene Lösungen:

Elektrische Zylinder

Kugelgewinde-Linearaktuatoren

HPJM Harmonic-Gelenkmotor

Kommender HPJM planetarer Gelenkmotor

Klappbeine (Hüft- & Kniegelenke)

Hüft- und Kniegelenke erfordern ein extrem hohes Spitzendrehmoment, hohe strukturelle Steifigkeit und starke Stoßfestigkeit, da sie die primären lasttragenden Gelenke bei der Fortbewegung sind.

Hohes Spitzendrehmoment für dynamische Bewegungen

Hohe strukturelle Steifigkeit zur Lastaufnahme

Zuverlässige Brems- oder Haltefähigkeit

Starke Stoßfestigkeit für Geh- und Laufbedingungen

Empfohlene Lösung:

DerHPJM Harmonic-Gelenkmotor ist die bevorzugte Wahl für hochbelastbare Beingelenke.

Zusammenfassung der Auswahlprinzipien für Robotergelenke

Die Auswahl von Robotergelenkmodulen sollte auf den folgenden wichtigen technischen Faktoren basieren:Drehmomentanforderungen,Präzisionsanforderungen,Stoßfestigkeit,Regelungsstrategie (Kraftregelung vs Positionsregelung),Beschränkungen des Bauraums,Kostenoptimierung

Für eine detaillierte Anleitung zur Auswahl von Gelenkmodulen und kundenspezifische Robotiklösungen kontaktieren Sie uns bitte.

HONPINE bietet eine technische Eins-zu-eins-Beratung für die Auswahl von Robotergelenkmodulen, Systemdesign und Integrationsunterstützung.