Özel robotik uygulamalar için doğru robot eklem aktüatörü nasıl seçilir?

Robot eklemi seçiminin neden mühendislik açısından bir zorluk haline geldiği?

Robotik alanındaki gelişmeler, standartlaştırılmış endüstriyel robot kollarının ötesine geçiyor. İnsansı robotlar, işbirlikçi robotlar, mobil manipülatörler, cerrahi robotlar, muayene robotları, özel amaçlı robot kolları ve akıllı otomasyon ekipmanları, robot eklem sistemleri için giderek daha çeşitli gereksinimler yaratıyor.

Geleneksel bir endüstriyel robot için mühendisler, servo motor, hassas dişli kutusu, enkoder ve sürücüden oluşan nispeten standart bir kombinasyon seçebilirler. Bununla birlikte, yeni veya yüksek düzeyde özelleştirilmiş bir robotik platform geliştirilirken bu yaklaşım çok daha zor hale gelir.

Kompakt bir robotik bilek, son derece düşük ağırlık ve küçük bir kurulum alanı gerektirebilir. İnsansı bir robot bacağı, yüksek tork yoğunluğu, yüksek rijitlik, hızlı dinamik tepki ve güvenilir konum geri bildirimi gerektirebilir. İşbirlikçi bir robot, tork algılama ve çarpışma tespiti gerektirebilir. Cerrahi bir robot ise hassasiyet, düzgün hareket, kompakt boyutlar ve düşük iletim hatasına öncelik verebilir.

Bu gereksinimler her zaman sadece daha büyük bir motor veya daha yüksek oranlı bir şanzıman seçerek çözülemez.

Asıl mühendislik zorluğu, robotik sistemin tamamı için tork, hız, hassasiyet, rijitlik, ağırlık, geri bildirim, güvenlik ve entegrasyonun doğru kombinasyonunu sağlayabilecek robot eklem mimarisi türünü belirlemektir.

İşte bu noktada entegre bir robot eklem aktüatörü pratik bir çözüm sunabilir.

Motoru, harmonik redüktörü, enkoderi, sürücüyü, freni ve tork sensörünü tamamen ayrı bileşenler olarak ele almak yerine, entegre bir eklem modülü, temel işlevleri robotun gereksinimlerine göre tasarlanabilen koordineli bir ünite halinde birleştirir.

Robot probleminden başlayın, aktüatör spesifikasyonundan değil.

Robot eklem seçiminde en sık yapılan hatalardan biri, ürün özellikleriyle başlamaktır.

Mühendisler işe şu sorularla başlayabilirler:

Bu aktüatör ne kadar tork üretiyor?

Ancak tork tek başına bir aktüatörün uygun olup olmadığını belirlemez.

Daha iyi bir yaklaşım, robotun çözmesi gereken asıl sorundan başlamaktır.

Yük nedir?

Robot bağlantısı ne kadar sürüyor?

Eklem hızının maksimum değeri nedir?

Eklem ne sıklıkla hızlanıp yavaşlıyor?

Gerekli konumlandırma hassasiyeti nedir?

Ne kadar kurulum alanı mevcut?

Eklem robota ne kadar ağırlık ekleyebilir?

Eklem bölgesinin dış kuvvet algılama özelliğine sahip olması gerekiyor mu?

Robotun mutlak kodlayıcıya ihtiyacı var mı?

Kontrol ünitesi EtherCAT, CANopen veya CAN-FD kullanıyor mu?

Dikey eksenli bir araç için frenleme mekanizması gerekli midir?

Robotun dahili kablo yönlendirmesine ihtiyacı var mı?

Aktüatör düşük sıcaklıklı, tozlu veya diğer zorlu ortamlarda çalışacak mı?

Bu sorular, gerçek mühendislik problemini tanımlamaktadır.

Bu gereksinimler anlaşıldıktan sonra uygun harmonik aktüatör, motor konfigürasyonu, enkoder mimarisi, iletişim arayüzü ve mekanik yapı seçilmelidir.

Problem 1 — Robotun Eklemi Çok Ağır

Çok eksenli robotlarda, eklem ağırlığı, eksen sayısı arttıkça giderek daha ciddi bir sorun haline gelir.

Daha ağır bir aktüatör, yalnızca robotun toplam ağırlığını artırmakla kalmaz, aynı zamanda önceki eklem üzerindeki yükü de artırabilir.

Örneğin, bileğe binen ek ağırlık, dirseğin tork ihtiyacını artırabilir. Artan dirsek torku da omuz ekleminin ihtiyacını artırabilir.

Bu durum, robot yapısı boyunca zincirleme bir etki yaratır.

İnsansı robotlar ve hafif robotik kollar için bu sorun daha da önemlidir çünkü her ek kilogram, dinamik performansı, enerji tüketimini, yük taşıma kapasitesini ve kontrol tepkisini etkileyebilir.

Çözüm: Eklem Seviyesindeki Tork Yoğunluğunu Artırın

Yüksek tork yoğunluğuna sahip bir robot eklem aktüatörü, mühendislerin eklem boyutunu ve ağırlığını gereksiz yere artırmadan gerekli çıkış torkunu elde etmelerine yardımcı olabilir.

Bu, harmonik iletimin kompakt robot eklemleri için yaygın olarak düşünülmesinin nedenlerinden biridir.

Yüksek tork yoğunluğuna sahip çerçevesiz bir motoru kompakt bir harmonik redüktörle birleştirerek, aktüatör nispeten küçük bir montaj alanı içinde önemli miktarda çıkış torku üretebilir.

Her gramın önemli olduğu uygulamalar için, entegre bir bağlantı mimarisi, aktüatör çevresinde gerekli olan ek mekanik bileşenleri, montaj yapılarını, kaplinleri ve harici iletim bileşenlerini de azaltabilir.

HONPINE, tork, boyut, ağırlık ve performans arasındaki gerekli dengeye göre farklı bağlantı platformları sunmaktadır.

Ultra kompakt robotik eklemler için TCHL platformu, önemli bir üretim kapasitesini korurken eklem boyutlarını ve ağırlığını en aza indirmeye odaklanmaktadır.

Daha geniş tork aralığı ve daha fazla özelleştirme gerektiren yüksek performanslı uygulamalar için HPJM-PRO başka bir konfigürasyon sunar.

Hafiften yüksek yüke kadar robotik eklemler için HAG, ölçeklenebilir bir platform sunar.

Amaç en büyük aktüatörü önermek değil.

Amaç, robotun gerçek yük ve dinamik gereksinimlerini güvenilir bir şekilde karşılayabilecek en küçük ve en hafif eklemi bulmaktır.

Problem 2 — Robotun Yüksek Torka İhtiyacı Var Ama Kurulum Alanı Sınırlı

Özel amaçlı robotik kollarda sık karşılaşılan bir sorun, yeterli alanın olmamasıdır.

Mekanik tasarımcı, robot bağlantısı için yeterli alana sahip olabilir ancak mafsal için çok sınırlı bir çap veya eksenel uzunluğa sahip olabilir.

Motor boyutunu artırmak tork sorununu çözebilir ancak başka bir mekanik entegrasyon sorununa yol açabilir.

Harici bir şanzıman eklemek toplam uzunluğu artırabilir.

Harici bir kodlayıcı eklemek yapıyı daha da karmaşık hale getirebilir.

Dışarıdan gelen kablolar, bitişik bağlantı noktalarına müdahale edebilir.

Çözüm: Entegre Harmonik Bağlantı Mimarisi Kullanın

Kompakt bir harmonik tahrik aktüatörü, motoru, redüktörü, enkoderi ve tahrik elektroniğini tek bir eklem seviyesi çözümünde birleştirebilir.

Bu, mekanik tasarımcının her bir bileşeni bağımsız olarak tasarlamak yerine, bağlantı noktasını fonksiyonel bir modül olarak ele almasına olanak tanır.

İçi boş şaft mimarisi başka bir önemli avantaj sağlayabilir.

Kabloları ve pnömatik hatları bağlantı yerinin dışından dolaştırmak yerine, iç boşluk kablo yönlendirmesi için kullanılabilir.

Bu özellik, özellikle çok eksenli robot kolları, insansı robotlar, cerrahi robotlar ve kompakt manipülasyon sistemleri için son derece değerli olabilir.

Amaç sadece aktüatörü küçültmek değil.

Amaç, komple robot ekleminin yapımı için gereken alanı ve mekanik karmaşıklığı azaltmaktır.

Problem 3 — Yüksek Konumlandırma Doğruluğu Gereklidir, Ancak İletim Hatası Göz Ardı Edilemez

Birçok robotik uygulama, yalnızca A noktasından B noktasına hareket etmekten daha fazlasını gerektirir.

Hassas montaj, dağıtım, taşlama, kaynak, yarı iletken işleme, optik ekipman ve tıbbi robotik uygulamalar, doğru yörünge takibi ve tekrarlanabilir konumlandırma gerektirebilir.

Bu uygulamalarda iletim özellikleri önem kazanmaktadır.

Geri tepme, burulma deformasyonu, enkoder çözünürlüğü, yapısal rijitlik ve kontrol tepkisi, robot uç elemanının nihai konumunu etkileyebilir.

Çözüm: Hassas Harmonik İletimi Yüksek Çözünürlüklü Geri Beslemeyle Birleştirin

Hassas harmonik dişli motor, kompakt bir yapı içinde yüksek redüksiyon oranı ve düşük boşluk sağlayabilir.

Ancak, redüktör tek başına çözümün sadece bir parçasıdır.

Geri bildirim mimarisi de önemlidir.

Yüksek hassasiyetli robot eklemleri için, mutlak enkoder kontrol sistemine doğrudan konum bilgisi sağlayabilir.

Daha zorlu uygulamalarda, motor tarafı ve çıkış tarafı enkoderleri birleştirilerek, şanzımanın davranışı ve gerçek bağlantı çıkışı hakkında ek bilgiler sağlanabilir.

Bu, daha eksiksiz bir kapalı döngü kontrol mimarisi oluşturur.

Yüksek tekrarlanabilirlik gerektiren uygulamalar için, hedef, redüktör boşluğunu veya kodlayıcı çözünürlüğünü bağımsız olarak incelemek yerine, tüm iletim ve geri besleme zincirini değerlendirmek olmalıdır.

Problem 4 — Robotun Çevresiyle Etkileşime Girmesi Gerekiyor

Sadece konum kontrolü her robot için yeterli değildir.

Bir robotun bir yüzeyi cilaladığını düşünün.

Robotun belirli bir yörüngeyi takip ederken belirli bir temas kuvvetini koruması gerekiyor.

İşbirlikçi bir robotu ele alalım.

Robotun beklenmedik dış güçleri tanıması ve uygun şekilde tepki vermesi gerekiyor.

İnsan benzeri bir robotu ele alalım.

Eklemlerinin, **le, nesnelerle veya insanlarla temasa dinamik olarak tepki vermesi gerekebilir.

Bu uygulamalarda robotun konum ve hızdan daha fazla bilgiye ihtiyacı vardır.

Kuvvet ve tork kavramlarını anlaması gerekiyor.

Çözüm: Çıkış Tarafına Tork Algılama Ekleyin

Entegre bir tork sensörü, geleneksel bir hareket aktüatörünü daha yetenekli bir kuvvet kontrol arayüzüne dönüştürebilir.

Tork sensörü, eklem yapısı içinde uygun şekilde konumlandırıldığında, kontrol ünitesi çıkışta etki eden tork hakkında bilgi alabilir.

Bu bilgiler şunları destekleyebilir:

• kuvvet-konum kontrolü

• çarpışma tespiti

• uyumlu hareket

• temas tespiti

• sürükleme öğretimi

• hassas montaj

• parlatma ve taşlama

• insan-robot etkileşimi

HONPINE'ın TCHL ve HAG platformları, kuvvet geri bildiriminin robotun işlevsel gereksinimlerinin bir parçası olduğu uygulamalar için tork algılama özelliğiyle yapılandırılabilir.

Önemli olan nokta, tork algılamanın robot mimarisinin başlangıcında dikkate alınması gerektiğidir, sonradan eklenen bir özellik olarak değil.

Mekanik entegrasyon, sensör konumu, kablolama, örnekleme hızı, kontrol bant genişliği ve kontrolör uyumluluğu, nihai kuvvet kontrol performansını etkileyen faktörlerdir.

Problem 5 — Robotun Hızlı Dinamik Tepkiye İhtiyacı Var

İnsansı robotlar ve yüksek dinamikliğe sahip robotik kollar, geleneksel düşük hızlı otomasyon mekanizmalarına kıyasla eklem aktüatörlerine farklı talepler getirir.

Sık hızlanma ve yavaşlama, yüksek anlık yüklere neden olabilir.

Aktüatör, değişen atalet ve geçici torku yönetirken hızlı bir şekilde tepki vermelidir.

Bu, aktüatör seçiminde yalnızca nominal torkun yeterli olmadığı anlamına gelir.

Mühendislerin ayrıca tepe torku, izin verilen yük torku, rotor ataleti, termal kapasite, iletim sertliği, motor özellikleri ve kontrol bant genişliğini de dikkate almaları gerekir.

Çözüm: Bağlantı noktasını dinamik yük profiline uygun hale getirin.

Uygun bir robot eklem motoru, yalnızca maksimum statik yüke göre değil, gerçek hareket profiline göre seçilmelidir.

Örneğin, sürekli olarak yüksek yük taşıyan bir mafsal, kısa süreli yüksek ivmelenmelerle çalışan bir mafsaldan farklı bir konfigürasyon gerektirebilir.

Bu nedenle doğru aktüatörün dengelenmesi gerekir:

Sürekli tork + tepe tork + hız + atalet + termal performans + iletim sertliği.

HONPINE'ın farklı harmonik mafsal platformları, mühendislerin her bir mafsalın dinamik özelliklerine göre bir aktüatör seçebilmeleri için farklı performans aralıkları sunar.

Bu yaklaşım, özellikle insansı robotlar, yüksek hızlı robot kolları ve sık sık hızlanma ve yavaşlama gösteren diğer sistemler için önemlidir.

Problem 6 — Robot Hem Kompaktlığa Hem de Yüksek Rijitliğe İhtiyaç Duyuyor

Aktüatör boyutunu küçültmek bazen yapısal bir zorluk yaratabilir.

Bir robotik eklem sadece tork üretmekle kalmamalı, aynı zamanda dış yüklerin neden olduğu deformasyona da direnç göstermelidir.

Eklem sertliği yetersizse, kodlayıcının çözünürlüğü çok yüksek olsa bile robot uç eleman konumlandırma hataları yaşayabilir.

Bu durum özellikle uzun erişimli robot kolları, ağır yük uygulamaları, hassas işleme, kaynak ve kuvvet kontrollü manipülasyon için önem kazanmaktadır.

Çözüm: Tork Yoğunluğunu ve Mekanik Rijitliği Birlikte Değerlendirin

Bu nedenle, yüksek performanslı bir harmonik mafsal modülü hem tork yoğunluğu hem de mekanik rijitlik açısından değerlendirilmelidir.

Redüktör, rulmanlar, gövde, çıkış yapısı ve montaj arayüzü, nihai bağlantı sertliğine katkıda bulunur.

Zorlu robotik uygulamalar için mühendisler, motordan harmonik iletim yoluyla robot bağlantısına kadar olan tüm yük yolunu dikkate almalıdır.

HONPINE'ın farklı eklem platformları, farklı yük seviyelerini ve yapısal gereksinimleri karşılayarak mühendislerin tüm robot boyunca aynı eklem mimarisini kullanmak yerine uygun bir konfigürasyon seçmelerine olanak tanır.

Problem 7 — Farklı Robot Eklemlerinin Tamamen Farklı Gereksinimleri Vardır

Yaygın bir yanılgı, bir robotun her eklemi için aynı aktüatör özelliklerini kullanması gerektiğidir.

Gerçekte, omuz, dirsek, bilek, bel, diz, ayak bileği ve diğer eklemlerin ihtiyaçları tamamen farklı olabilir.

Örneğin, insansı bir robotun omuzu yüksek tork ve nispeten geniş bir çalışma aralığı gerektirebilirken, bileği kompaktlık ve düşük atalet önceliğine sahip olabilir.

Benzer şekilde, endüstriyel bir robot kolunun taban ekseni yüksek yük kapasitesi gerektirebilirken, uç eklemi çok daha küçük bir aktüatör gerektirebilir.

Çözüm: Eklem Seviyesinde Aktüatör Mimarisi Oluşturmak

Mühendisler, robotun tamamı için tek bir aktüatör seçmek yerine, robotu farklı eklem kategorilerine ayırabilirler.

Tipik bir tasarım süreci şunları dikkate alabilir:

Yüksek yük bağlantıları

Yüksek sürekli tork, yüksek tepe torku, yüksek rijitlik ve sağlam mekanik yapı gerektirir.

Orta yük bağlantıları

Tork, hız, ağırlık ve montaj boyutları arasında bir denge gereklidir.

Hafif bilek ve uç eklemleri

Düşük ağırlık, kompakt boyutlar, düşük atalet ve yüksek tepki hızına öncelik verin.

Kuvvet kontrollü eklemler

Çıkış torku algılama ve uygun geri besleme mimarisi gereklidir.

Dikey derzler

Güvenlik için entegre bir tutma freni gerekebilir.

Bu yaklaşım, robot üreticisinin her bir eklemi gerçek işlevine göre optimize etmesine olanak tanır.

Problem 8 — Harici Sürücüler ve Çoklu Bileşenler Entegrasyon Karmaşıklığını Artırıyor

Geleneksel bir robot eklemi, servo motor, dişli kutusu, enkoder, harici servo sürücü, fren, kablolar, konektörler ve ek mekanik arayüzlerden oluşabilir.

Her bir bileşen ayrı ayrı seçilmeli ve entegre edilmelidir.

Bu durum daha fazla mekanik arayüz, daha fazla kablolama, daha fazla potansiyel arıza noktası ve daha fazla mühendislik çalışması anlamına gelir.

Yeni bir platform geliştiren robot üreticileri için bu durum, geliştirme süresini önemli ölçüde artırabilir.

Çözüm: Entegre Robot Eklem Motoru Kullanın

Entegre bir robot eklem motoru, birden fazla temel işlevi tek bir modülde birleştirir.

Yapılandırmaya bağlı olarak, bağlantı şu unsurları entegre edebilir:

• çerçevesiz tork motoru

• harmonik redüktör

• mutlak kodlayıcı

• sürücü elektroniği

• fren

• tork sensörü

• iletişim arayüzü

• dahili bağlantı elemanları

Bu yaklaşım, mühendislerin aktüatörü standartlaştırılmış bir fonksiyonel modül olarak ele almalarına olanak tanır.

Faydası sadece kurulum alanından tasarruf sağlamakla sınırlı değil.

Ayrıca mekanik tasarımı, elektrik kablolamasını, yazılım entegrasyonunu, test ve bakımı da basitleştirebilir.

Yeni robot platformları geliştiren şirketler için bu, prototipten üretime geçiş sürecini kısaltmaya yardımcı olabilir.

Problem 9 — Robot Kontrolcüsü Farklı İletişim Mimarileri Kullanıyor

Farklı robot üreticileri farklı kontrol mimarileri kullanabilir.

Bazı sistemler yüksek hızlı gerçek zamanlı hareket kontrolü için EtherCAT kullanır.

Diğerleri dağıtılmış aktüatör kontrolü için CANopen veya CAN-FD kullanabilir.

Bazı uygulamalar ek dijital veya analog arayüzler gerektirebilir.

Aktüatör, kontrol ünitesinin mimarisiyle uyumlu değilse, mühendislerin ek iletişim donanımı veya yazılımı geliştirmeleri gerekebilir.

Çözüm: Bağlantı Noktasıyla Birlikte İletişim Arayüzünü Seçin

Bu nedenle iletişim, aktüatör seçim sürecinin bir parçası olarak değerlendirilmelidir.

HONPINE'ın farklı ortak platformları, model ve konfigürasyona bağlı olarak EtherCAT, CANopen ve CAN-FD dahil olmak üzere çeşitli iletişim seçeneklerini desteklemektedir.

Bu, robot üreticisinin kontrol ünitesini aktüatöre göre yeniden tasarlamasını gerektirmek yerine, aktüatör mimarisinin robotun genel kontrol sistemiyle eşleştirilmesine olanak tanır.

Orijinal ekipman üreticisi (OEM) robot geliştiricileri için bu uyumluluk, prototip sistemlerden üretim sistemlerine geçiş sırasında özellikle önemli olabilir.

Problem 10 — Özel Robotlar Her Zaman Standart Aktüatörleri Kullanamaz

Bu, belki de yeni robotik şirketleri için en önemli zorluklardan biridir.

Standart bir aktüatörün torku doğru olabilir ancak çapı yanlış olabilir.

Ölçüleri doğru olabilir ancak maksimum torku yetersiz olabilir.

Mekanik olarak uyumlu olabilir ancak gerekli iletişim protokolünden yoksundur.

Tork gereksinimini karşılayabilir ancak çok fazla ağırlık ekleyebilir.

Konum bilgisi sağlayabilir ancak uygulamanın gerektirdiği tork algılama özelliğini sağlayamaz.

Bu nedenle özel robotik sistemler genellikle özelleştirilmiş eklem aktüatörlerine ihtiyaç duyar.

Çözüm: Robotu aktüatöre değil, aktüatörü robota uydurun.

Özel amaçlı robotik kollar için aktüatör, mekanik yapı ve kontrol mimarisiyle birlikte değerlendirilmelidir.

Olası özelleştirme gereksinimleri şunları içerebilir:

Mekanik yapılandırma: dış çap, eksenel uzunluk, içi boş mil, montaj arayüzü ve konektör konumu.

Performans: nominal tork, maksimum tork, hız, redüksiyon oranı ve rijitlik.

Geri bildirim: enkoder çözünürlüğü, motor tarafı/çıkış tarafı enkoder yapılandırması ve tork algılama.

Kontrol: EtherCAT, CANopen, CAN-FD ve diğer iletişim gereksinimleri.

Güvenlik: fren tutma, STO ve diğer koruma fonksiyonları.

Çevre: Çalışma sıcaklığı, koruma gereksinimleri ve uygulamaya özgü çevresel koşullar.

Bu noktada, hem ürün platformlarına hem de mühendislik özelleştirme yeteneklerine sahip ortak bir modül tedarikçisi, yalnızca standart bir şanzıman sunan bir tedarikçiye kıyasla daha büyük değer sağlayabilir.

Farklı Robot Uygulamalarına Uygun Harmonik Eklem Modülü Nasıl Seçilir?

Mühendisler "en iyi ürün hangisi" diye sormak yerine, çözmeleri gereken sorunu belirleyerek işe başlayabilirler.

Ultra Kompakt Robot Kolları ve Hafif Eklemler İçin

Başlıca zorluk sınırlı alan ve aşırı eklem ağırlığı olduğunda, öncelik kompakt boyutlar, düşük kütle, düşük atalet ve yeterli tork yoğunluğuna verilmelidir.

Bu uygulamalar için HONPINE'ın TCHL platformu gibi yüksek düzeyde entegre ve kompakt bir bağlantı mimarisi düşünülebilir.

Tipik uygulama alanları arasında kompakt işbirlikçi robotlar, masaüstü robot kolları, robot bilekleri, tıbbi mekanizmalar ve hassas otomasyon yer almaktadır.

Yüksek Performanslı Robotik Kollar İçin

Robot daha yüksek tork, daha yüksek hassasiyet, daha geniş konfigürasyon seçenekleri ve daha güçlü dinamik performans gerektirdiğinde, eklem, tüm yük ve hareket profili dikkate alınarak seçilmelidir.

HPJM-PRO platformu, yüksek tork yoğunluğu, hassas harmonik iletim, mutlak enkoder geri beslemesi, endüstriyel iletişim ve özelleştirme gerektiren uygulamalarda değerlendirilebilir.

İnsansı Robotlar ve Endüstriyel Robot Platformları için

İnsansı robotlar ve endüstriyel robotlar genellikle çok daha geniş bir eklem performansı yelpazesine ihtiyaç duyarlar.

Farklı bağlantı noktaları, önemli ölçüde farklı tork seviyeleri, hızlar, sertlik, geri bildirim sistemleri ve güvenlik fonksiyonları gerektirebilir.

HAG platformu, mutlak enkoderler, tork sensörleri ve frenler gibi seçeneklerle geniş bir tork aralığını kapsayan ölçeklenebilir bir bağlantı mimarisi sunmaktadır.

En büyük avantaj sadece maksimum tork değil.

Bu, aynı robot içindeki farklı pozisyonlara uyarlanabilen, eklem seviyesinde bir aktüatör platformu oluşturma yeteneğidir.

Pratik Bir Robot Eklem Seçim Süreci

Robot üreticileri için, yapılandırılmış bir süreç izlenerek aktüatör seçimi basitleştirilebilir.

Adım 1 — Mekanik Yükü Tanımlayın

Taşıma kapasitesini, bağlantı uzunluğunu, yerçekimi yükünü, dış kuvveti, ataleti ve izin verilen maksimum mafsal torkunu belirleyin.

Sadece nominal çalışma torkunu hesaplamayın. Hızlanmayı, yavaşlamayı, acil durdurmaları ve olası darbe yüklerini de dahil edin.

Adım 2 — Hareket Profilini Tanımlama

Gerekli hızı, ivmeyi, yavaşlamayı, çalışma döngüsünü, çalışma frekansını ve sürekli veya aralıklı yüklemeyi belirleyin.

Bu, bağlantının sürekli tork, tepe tork veya yüksek hızlı dinamik tepki için optimize edilmesi gerekip gerekmediğini belirlemeye yardımcı olur.

3. Adım — Fiziksel Kısıtlamaları Tanımlayın

Maksimum bağlantı çapını, eksenel uzunluğu, toplam izin verilen ağırlığı, içi boş şaft gereksinimini, montaj yöntemini ve dahili kablo yönlendirme gereksinimlerini belirleyin.

Kompakt robotlar için, aktüatör seçilmeden önce bu kısıtlamalar tanımlanmalıdır.

4. Adım — Doğruluk ve Geri Bildirim Gereksinimlerini Tanımlayın

Konumlandırma doğruluğunu, tekrarlanabilirliği, enkoder çözünürlüğünü ve motor tarafı ile çıkış tarafı geri beslemesinin gerekli olup olmadığını belirleyin.

Uygulama kuvvet kontrolü gerektiriyorsa, entegre bir çıkış tork sensörünün gerekli olup olmadığını belirleyin.

Adım 5 — Kontrol Mimarisini Tanımlama

İletişim protokolünü, kontrol ünitesi uyumluluğunu, voltajı, geri bildirim arayüzünü, kontrol modlarını ve gerekli güvenlik fonksiyonlarını doğrulayın.

Bu, mekanik seçimin daha sonra elektriksel entegrasyon sorunlarına yol açmasını önler.

Adım 6 — Uygun Eklem Platformunu Seçin

Önceki gereksinimler tanımlandıktan sonra uygun aktüatör platformu seçilmelidir.

Bu sayede, her uygulamaya tek bir standart aktüatör uygulamak yerine, farklı HONPINE platformları farklı gereksinimlere uyacak şekilde eşleştirilebilir.

Uygulama Tabanlı Yaklaşım, Ürün Tabanlı Yaklaşımdan Neden Daha İyidir?

Robot üreticileri için en değerli aktüatör tedarikçisi, mutlaka en geniş ürün kataloğuna sahip tedarikçi değildir.

Daha önemli soru, tedarikçinin aktüatör ile robot arasındaki ilişkiyi anlayıp anlayamayacağıdır.

Bir mafsal aktüatörü şunları etkiler:

Robot ağırlığı → eklem torku → yapısal tasarım → enerji tüketimi → dinamik tepki → kontrol performansı → yük kapasitesi → genel robot mimarisi.

Dolayısıyla, bir robot ekleminin seçimi, sistem düzeyinde bir mühendislik kararıdır.

HONPINE'nin yaklaşımı, farklı uygulama gereksinimleri için farklı harmonik eklem platformları sunmak ve standart bir konfigürasyon robotun tasarım gereksinimlerini karşılayamadığında özelleştirmeyi desteklemektir.

Bu, müşterilerin asıl uygulama probleminden başlayarak uygun bağlantı mimarisine doğru geriye doğru ilerlemelerine olanak tanır.

Farklı Robot Eklem Gereksinimleri İçin Tek Bir Mühendislik Ortağı

Yeni bir robotik platform, çeşitli farklı eklem türlerine ihtiyaç duyabilir.

Omuzda yüksek tork gerekebilir.

Dirsekte tork ve ağırlık arasında bir denge gerekebilir.

Bilek için ultra kompakt bir tasarım gerekebilir.

Kuvvet kontrollü bir mafsalda entegre bir tork sensörüne ihtiyaç duyulabilir.

Dikey bir bağlantı fren gerektirebilir.

Başka bir bağlantı noktası ise belirli bir içi boş şaft boyutuna veya iletişim arayüzüne ihtiyaç duyabilir.

Bunları tamamen bağımsız projeler olarak ele almak yerine, ortak bir aktüatör platformu ve mühendislik ortağı geliştirme sürecini basitleştirmeye yardımcı olabilir.

HONPINE'ın HPJM-PRO, TCHL ve HAG platformları, bu gereksinimler için farklı başlangıç noktaları sunarken, özelleştirme sayesinde eklem mimarisi belirli robota uyarlanabiliyor.

Amaç, her robotun aynı aktüatörü kullanmasını sağlamak değil.

Amaç, her robotun kendi mekanik ve kontrol gereksinimlerine uygun aktüatör konfigürasyonunu bulmasına yardımcı olmaktır.

Robot Konseptinden Üretime: Doğru Eklem Mimarisini Oluşturmak

Yeni bir ürün geliştiren robotik şirketleri için aktüatör kararı, tüm robot üzerinde uzun vadeli bir etkiye sahip olabilir.

Mekanik yapı, kontrol ünitesi, yazılım ve kablolama geliştirildikten sonra bağlantı noktasını değiştirmek pahalı ve zaman alıcı olabilir.

Bu nedenle aktüatör, mimari tasarımın erken aşamasında dikkate alınmalıdır.

Uygun bir harmonik robot eklem aktüatörü, robotun ihtiyaç duyduğu mekanik iletimi, motoru, geri beslemeyi, kontrol arayüzünü ve isteğe bağlı algılamayı tek bir entegre platformda sağlayabilir.

İnsan benzeri robotlar, işbirlikçi robotlar, endüstriyel robot kolları, özel amaçlı robot kolları, tıbbi robotlar, mobil manipülatörler ve gelişmiş otomasyon ekipmanları geliştiren şirketler için bu, robotun eklem seviyesinden yukarıya doğru geliştirilmesinin karmaşıklığını azaltabilir.

Uygulamanız İçin Doğru Harmonik Robot Eklem Çözümünü Bulun

Her robotik sistem için ideal olan evrensel bir robot eklem aktüatörü bulunmamaktadır.

Doğru çözüm, yük, hız, hassasiyet, ağırlık, rijitlik, montaj alanı, geri bildirim, kuvvet kontrolü, iletişim, güvenlik ve çevresel gereksinimler arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Hafif bir robotik bilek, insansı bir robotun dizinden tamamen farklı bir aktüatöre ihtiyaç duyabilir.

Hassas bir tıbbi robot, ağır hizmet tipi endüstriyel bir koldan farklı bir geri bildirim gerektirebilir.

İşbirlikçi bir robot tork algılamaya öncelik verebilirken, endüstriyel bir robot sertliğe ve sürekli torka öncelik verebilir.

Bu nedenle HONPINE, tek bir standartlaştırılmış konfigürasyon yerine birden fazla harmonik eklem aktüatör platformu sunmaktadır.

HPJM-PRO, TCHL ve HAG, farklı robot mimarileri için farklı teknik temeller sağlarken, özelleştirme de aktüatörün uygulamaya özgü mekanik ve kontrol gereksinimlerine uyarlanmasına yardımcı olur.

İnsan benzeri bir robot, işbirlikçi robot, endüstriyel robot kolu, özel amaçlı robot kolu, tıbbi robot, AGV/AMR manipülatörü veya hassas otomasyon sistemi geliştiriyorsanız, en iyi başlangıç noktası mutlaka bir ürün kataloğu değildir.

Mühendislik problemiyle başlayın.

Gerekli tork, hız, ağırlık, boyutlar, hassasiyet, rijitlik, geri bildirim, iletişim ve güvenlik gereksinimlerini tanımlayın.

Ardından bu gereksinimleri karşılayan ortak mimariyi seçin.

HONPINE, robot mühendislerinin "Hangi aktüatörü satın almalıyız?" sorusundan "Robotumuzun aslında hangi eklem çözümüne ihtiyacı var?" sorusuna geçmelerine yardımcı olur.