HONPINE HAG Harmonik Aktüatör: Entegre Sürücü ve STO ile Yüksek Performanslı Robot Eklem Hareketi

Modern robot eklemleri, hassas bir dişli kutusundan daha fazlasını gerektirir. Endüstriyel robotlar, işbirlikçi robotlar, insansı robotlar ve akıllı otomasyon sistemleri daha kompakt ve dinamik hale geldikçe, robot eklem aktüatörlerinin yüksek konumlandırma doğruluğunu, hızlı tepkiyi, kompakt entegrasyonu, güvenilir geri bildirimi ve fonksiyonel güvenliği tek bir hareket sisteminde birleştirmesi gerekir.

HONPINE HAG Harmonik Aktüatör, yeni nesil robotik hareket kontrolü için tasarlanmıştır. Yüksek hassasiyetli harmonik dişli mekanizmasını, çerçevesiz tork motorunu, yüksek çözünürlüklü enkoderleri ve entegre servo sürücüsünü tek bir kompakt robot eklem aktüatöründe birleştirir. İsteğe bağlı Güvenli Tork Kapatma (STO) ve fren fonksiyonları, kontrollü tork kapatma ve yük tutma gerektiren uygulamalar için ek güvenlik seçenekleri sunar.

EtherCAT, CANopen, CAN-FD ve RS485 Modbus desteğiyle HAG, robotik ve endüstriyel otomasyon uygulamaları için eksiksiz bir hareket kontrol platformu sunar.

HONPINE HAG Harmonik Aktüatör Nedir?

HAG Harmonik Aktüatör, hassas döner hareket için gerekli ana bileşenleri tek bir ünitede birleştiren entegre bir robotik aktüatördür.

HAG, ayrı bir harmonik redüktör, motor, enkoder ve harici servo sürücü kullanmak yerine, bu bileşenleri kompakt bir robot eklem çözümüne entegre eder.

Entegre mimari şunları içerir:

• Yüksek hassasiyetli harmonik iletim

• Çerçevesiz tork motoru

• 20 bit yüksek hızlı yan kodlayıcı

• 19 bit çıkış tarafı kodlayıcı

• Entegre servo sürücü

• İsteğe bağlı STO

• İsteğe bağlı fren

• İçi boş şaft

Çoklu endüstriyel iletişim arayüzleri

Bu entegre tasarım, ayrı harici tahrik bileşenlerine olan ihtiyacı azaltır ve robotik eklemlerin mekanik ve elektriksel entegrasyonunu basitleştirebilir.

Robot üreticileri için sonuç, daha az harici bileşene sahip ve eklemin konumuna, hızına ve akım kontrol fonksiyonlarına daha doğrudan erişim sağlayan daha kompakt bir hareket kontrol mimarisidir.

Modern Robotlar İçin Entegre Harmonik Aktüatörler Neden Önemlidir?

Geleneksel robot eklem mimarileri genellikle birden fazla bileşenin ayrı ayrı monte edilmesini ve bağlanmasını gerektirir. Bir motor, harmonik redüktör, enkoder ve servo sürücü robotun farklı bölgelerinde yer alabilir ve ek kablolar ve konektörler gerektirebilir.

Robot eklemleri küçülüp daha karmaşık hale geldikçe, bu yaklaşım şu konularda zorluklar yaratabilir:

• Kurulum alanı

• Kablo yönlendirme

• Termal yönetim

• Elektrik entegrasyonu

• Sistem devreye alma

• Hareket kontrolü yapılandırması

Entegre bir harmonik aktüatör, temel hareket bileşenlerini tek bir ünitede birleştirerek bu zorlukların üstesinden gelir.

HAG mimarisi, özellikle eklem alanının sınırlı olduğu ve dinamik hareket performansının önemli olduğu insansı robotlar, işbirlikçi robotlar, endüstriyel robot kolları ve kompakt otomasyon sistemleri için oldukça uygundur.

Kapalı Devre Hareket Kontrolü için Çift Taraflı Yüksek Çözünürlüklü Geri Besleme

HAG Harmonik Aktüatörün belirleyici özelliklerinden biri, yüksek çözünürlüklü enkoder konfigürasyonudur.

HAG, yüksek hızlı tarafta 20 bitlik bir enkoder ve çıkış tarafında 19 bitlik bir enkoder kullanır. Bu çift taraflı geri besleme mimarisi, kontrol sistemine hem motor tarafındaki hem de çıkış tarafındaki hareket hakkında ayrıntılı bilgi sağlar.

Bu neden önemli?

Bir robot ekleminin yalnızca motorun nasıl döndüğünü bilmesi yeterli değildir. Aynı zamanda, redüksiyon mekanizmasından sonraki gerçek çıkış hareketi hakkında da doğru bilgiye ihtiyacı vardır.

Çıkış tarafı geri beslemesi, kontrol sisteminin eklemin gerçek konumunu izlemesine ve kontrol sistemi içindeki hareket hatalarını telafi etmesine yardımcı olabilir.

Bu, özellikle aşağıdaki gereksinimleri karşılayan robotik uygulamalar için son derece değerlidir:

• Hassas konumlandırma

• Tekrarlanabilir hareket

• Yumuşak yön değiştirme

• Dinamik yörünge kontrolü

• Değişen yükler altında istikrarlı çalışma

Yüksek çözünürlüklü geri besleme ve harmonik iletimin birleşimi, HAG'ın yalnızca bir motor ve dişli kutusu kombinasyonu olmaktan ziyade, eksiksiz bir kapalı devre robotik hareket sistemi olarak çalışmasını sağlar.

Robotik Eklemler için Yüksek Hassasiyetli Harmonik İletim

Harmonik iletim mekanizması, HAG aktüatörünün temel bir unsurudur.

Harmonik dişli teknolojisi, yüksek redüksiyon oranları, kompakt boyutlar, yüksek konumlandırma doğruluğu ve düşük boşluk özellikleri sağlayabildiği için robotik eklemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Robotik uygulamalar için bu özellikler önemlidir çünkü dişli kutusu, motor dönüşü ile eklem hareketi arasındaki ilişkiyi doğrudan etkiler.

HAG, harmonik iletimi çerçevesiz bir tork motoru ve entegre kontrol elektroniğiyle birleştirerek, robotik hareket için optimize edilmiş kompakt bir döner aktüatör oluşturur.

Bu mimari, robot tasarımcılarının her eklemin yanına geleneksel bir harici servo sürücü takmadan yüksek düzeyde hareket performansı elde etmelerine yardımcı olabilir.

Entegre Sürücü Mimarisi Sistem Karmaşıklığını Azaltır

Servo sürücü, HAG aktüatörünün tabanına entegre edilmiştir.

Bu, HAG ile harici sürücü kullanan geleneksel harmonik aktüatör mimarileri arasındaki önemli bir farktır.

Tahrik sisteminin aktüatöre entegre edilmesiyle, robot tasarımcısı ayrı olarak monte edilen bileşenlerin sayısını azaltabilir ve eklem çevresindeki elektrik bağlantılarını basitleştirebilir.

Faydaları şunları içerebilir:

Daha kompakt sistem mimarisi:

Bu sürücü ayrı bir montaj yeri gerektirmez.

Basitleştirilmiş kablolama:

Daha az harici bağlantı, kablo karmaşıklığını azaltmaya yardımcı olabilir.

Daha kolay sistem entegrasyonu:

Motor, harmonik iletim, enkoder ve sürücü tek bir hareket kontrol ünitesi olarak tasarlanmıştır.

Azaltılmış kurulum alanı:

Entegre yapı, kompakt robotik eklemler için uygundur.

İnsansı robotlar ve alan kısıtlaması olan diğer robotik platformlar için bu özellikler özellikle değerli olabilir.

Daha Güvenli Robot Hareket Kontrolü için STO

Robotların insanlara daha yakın çalışması ve tıbbi, laboratuvar, iş birliğine dayalı ve akıllı üretim ortamlarında kullanılmaya başlanmasıyla güvenlik giderek daha önemli hale geliyor.

HAG Harmonik Aktüatör, STO (Güvenli Tork Kapama) özelliğiyle donatılabilir.

STO, motorun tork üretmesini engellemek için tasarlanmış bir güvenlik fonksiyonudur ve sürücünün tork üretme yeteneğini devre dışı bırakır. Önemli olan, STO'nun motoru durdurmak için yalnızca normal bir yazılım komutuna bağlı olmamasıdır.

Güvenlikle ilgili bir sistemde, normal tork üretiminin yeniden sağlanabilmesi için STO girişinin gerekli güvenli durumda tutulması gerekir. Bu işlev, sıradan yazılım hata ayıklama yöntemleriyle kolayca atlanamayacak şekilde tasarlanmıştır.

Bu, istenmeyen motor torkunun önlenmesinin önemli olduğu uygulamalar için donanım odaklı ek bir güvenlik katmanı sağlar.

HAG aktüatöründe STO nasıl çalışır?

STO fonksiyonu tetiklendiğinde, aktüatörün motor tork çıkışı anında devre dışı bırakılır.

Ancak, dikey veya yerçekimi yüküne maruz kalan bağlantı noktalarında, motor torkunun durdurulması tek başına mekanik yükün hareket etmesini önlemek için yeterli olmayabilir.

Bu nedenle HAG'a fren de takılabilir.

STO tetiklendiğinde, mafsalı tutmak ve yükün yerçekimi etkisiyle düşme riskini azaltmak için fren kullanılabilir. Sistem uygun güvenlik durumunu onayladıktan sonra, uygulama güvenlik mimarisi izin verdiğinde, kontrol sistemi ve iletişim arayüzü aracılığıyla fren serbest bırakılabilir.

Bu kombinasyon iki farklı işlev sağlar:

• STO: Motorun tahrik torku üretmesini engeller.

• Fren: Gerektiğinde yükü mekanik olarak tutmaya yardımcı olur.

Bu fonksiyonlar, geçerli güvenlik standartlarına ve üreticinin risk değerlendirmesine uygun olarak, makinenin komple güvenlik mimarisine entegre edilmelidir.

Tıbbi ve Yüksek Güvenlik Gerektiren Uygulamalarda STO ve Fren Fonksiyonları Neden Önemlidir?

Tıbbi ekipmanlarda, laboratuvar otomasyonunda, işbirlikçi makinelerde ve diğer insan etkileşimli sistemlerde kullanılan robot aktüatörleri, istenmeyen hareketleri kontrol etmek için ek önlemler gerektirebilir.

Dikey bir yükü destekleyen bir robotik eklemi düşünün. Uygun bir tutma mekanizması olmadan motor torku ortadan kaldırılırsa, yerçekimi yükün hareket etmesine neden olabilir.

Fren mekanik tutma sağlarken, STO motor tork üretimini devre dışı bırakabilir.

Bu durum, STO + fren + yüksek çözünürlüklü geri bildirim kombinasyonunu, güvenlik odaklı bir hareket mimarisinin parçası olarak özellikle kullanışlı hale getiriyor.

Ancak, bir aktüatörde STO'nun bulunması, robotun veya tıbbi cihazın tamamının otomatik olarak güvenlik sertifikasına sahip olduğu anlamına gelmez.

Nihai güvenlik performansı, güvenlik kontrol ünitesi, kablolama, mekanik fren, risk değerlendirmesi, yazılım mimarisi ve geçerli standartlar dahil olmak üzere tüm sisteme bağlıdır.

Esnek Entegrasyon için EtherCAT, CANopen, CAN-FD ve Modbus

Robot eklem aktüatörlerinin robot kontrol ünitesiyle güvenilir bir şekilde iletişim kurması gerekir.

HAG, aşağıdakiler dahil olmak üzere çok sayıda endüstriyel iletişim arayüzünü desteklemektedir:

• CiA 402 özellikli EtherCAT

• CANopen, CiA 402 ile

• CAN-FD

• RS485 Modbus

Bu, HAG'ın farklı robot ve otomasyon mimarilerine entegre edilmesini sağlar.

Senkronize hareket ve gerçek zamanlı kontrol gerektiren çok eksenli robotik sistemler için EtherCAT uygun bir iletişim platformu sağlar.

CANopen ve CAN-FD, farklı dağıtık hareket kontrol mimarilerinde kullanılabilirken, RS485 Modbus endüstriyel ekipman entegrasyonu için başka bir seçenek sunar.

HAG ayrıca çift 24 V dijital giriş ve çıkış ile ±10 V analog arayüzü destekleyerek makine seviyesinde kontrol için ek esneklik sağlar.

Farklı Robot Kontrol Stratejileri için Çoklu Hareket Modları

Yüksek performanslı bir robot ekleminin, temel konum kontrolünden daha fazlasını desteklemesi gerekir.

HAG, aşağıdakiler dahil olmak üzere birden fazla çalışma modunu destekler:

• Profil Konum Modu

• Profil Hızı Modu

• Profil Tork Modu

• Döngüsel Senkron Pozisyon

• Döngüsel Senkron Hız

• Döngüsel Senkron Akım

• Analog Kontrol

• Eve Dönüş Modu

Bu kontrol modları, aktüatörün farklı robot mimarilerine ve hareket kontrol gereksinimlerine uyarlanmasına olanak tanır.

Örneğin, döngüsel senkron modlar gelişmiş ağ tabanlı hareket kontrol sistemlerinde kullanılabilirken, profil modları belirli otomasyon uygulamaları için hareket komutlarını basitleştirebilir.

Bu esneklik, HAG'ı hem robotik eklem geliştirme hem de endüstriyel hareket kontrol ekipmanları için uygun hale getiriyor.

USB Devreye Alma ve Gerçek Zamanlı Parametre İzleme

Yüksek performanslı bir robot eklemi geliştirmek sadece donanımla ilgili değildir. Etkin devreye alma ve parametre ayarlaması da aynı derecede önemlidir.

HAG, mühendislerin önemli kontrol bilgilerine erişmelerini ve sürücü durumunu izlemelerini sağlayan bir USB hata ayıklama arayüzü sunar.

Mühendisler, devreye alma sırasında konum, hız ve akım kontrol devreleriyle çalışabilir ve PID parametrelerini ayarlayabilirler.

Bu, farklı robot mekanizmaları, yükler ve hareket profilleri için aktüatör performansını optimize ederken geliştirme süresini kısaltmaya yardımcı olabilir.

Değişken Yükler için Gelişmiş Atalet Tanımlama

Robot eklemleri genellikle değişen yük koşulları altında çalışır.

Bir robot kolu farklı aletler veya iş parçaları taşıyabilirken, insansı bir robot duruşu değiştikçe sürekli değişen eklem yüklerine maruz kalabilir.

HAG, değişken yük koşullarına uyumu iyileştirmek için gelişmiş atalet tanımlama özelliğini içerir.

Mekanik yükteki değişiklikleri tespit ederek, kontrol sistemi hareket kontrol parametrelerini gerçek çalışma koşullarına daha iyi uyarlayabilir.

Bu özellik, özellikle yük ve eklem dinamiklerinin sık sık değiştiği robotik uygulamalarda oldukça faydalı olabilir.

Endüstriyel Operasyonlar için Kapsamlı Koruma

HAG, endüstriyel ortamlarda güvenilir çalışmayı desteklemek için birden fazla koruma fonksiyonu içerir.

Koruma işlevleri şunları içerir:

• Aşırı gerilim koruması

• Düşük voltaj koruması

• Aşırı akım koruması

• Aşırı sıcaklık koruması

• İzleme hatası koruması

• Senkronizasyon hatası koruması

• İletişim hatası koruması

• STO

Aktüatör, titreşim direnci, yüksek izolasyon performansı ve konfigürasyona bağlı olarak IP40'a kadar koruma özelliğiyle endüstriyel çalışma koşulları için de tasarlanmıştır.

Bu işlevler, aktüatörü ve genel hareket sistemini yaygın elektriksel, termal, iletişimsel ve kontrol anormalliklerine karşı korumaya yardımcı olur.

Basitleştirilmiş Kablo Yönlendirmesi için İçi Boş Şaft Tasarımı

HAG, iç kablo yönlendirmesi için ek esneklik sağlayan içi boş şaft mimarisine sahiptir.

Kablolar ve diğer bileşenler, bağlantı noktasının tamamen dışına yerleştirilmek yerine, aktüatörün içi boş bölümünden geçirilebilir.

Robot kolları ve insansı robotlar için, dahili kablo yönlendirmesi, dış kablo maruziyetini azaltmaya ve daha temiz mekanik entegrasyonu desteklemeye yardımcı olabilir.

İçi boş mimari, özellikle alanın sınırlı olduğu ve kablo yönetiminin mekanik tasarımın önemli bir parçası olduğu bağlantı noktalarında oldukça kullanışlı olabilir.

HAG Harmonik Aktüatör Nerelerde Kullanılabilir?

Harmonik iletim, yüksek çözünürlüklü geri besleme, entegre sürücü elektroniği, iletişim arayüzleri ve isteğe bağlı güvenlik fonksiyonlarının birleşimi, HAG'ı çeşitli hassas hareket uygulamaları için uygun hale getirir.

Endüstriyel Robotlar

HAG, hassas ve tekrarlanabilir dönme hareketi gerektiren robotik kollar için robot eklem aktüatörü olarak kullanılabilir.

İşbirlikçi Robotlar

Entegre mimari, eklem çevresindeki harici bileşenlerin azaltılmasına ve kompakt işbirlikçi robot tasarımlarının desteklenmesine yardımcı olabilir.

İnsansı Robotlar

İnsansı robotlar, dinamik ve koordineli hareket yeteneğine sahip, kompakt, hafif ve yüksek performanslı eklem sistemlerine ihtiyaç duyar.

Entegre HAG mimarisi, motor, harmonik iletim, enkoder ve sürücü fonksiyonlarını kompakt bir birleşik paket içinde birleştirmeye yardımcı olabilir.

Tıbbi ve Laboratuvar Otomasyonu

Tıbbi ve laboratuvar otomasyon ekipmanları için, isteğe bağlı STO ve fren fonksiyonları, kontrollü tork kapatma ve yük tutma gerektiren durumlarda ek güvenlik odaklı tasarım seçenekleri sunabilir.

Nihai güvenlik uygulaması her zaman ekipmanın tamamı düzeyinde doğrulanmalıdır.

Endüstriyel Otomasyon

EtherCAT, CANopen, CAN-FD ve Modbus desteğiyle HAG, gelişmiş endüstriyel otomasyon ve çok eksenli hareket kontrol sistemlerine entegre edilebilir.

HAG Harmonik Aktüatör ile Geleneksel Harici Tahrik Mimarisi Karşılaştırması

HAG ile geleneksel harmonik aktüatör sistemi arasındaki temel fark, entegrasyon seviyesidir.

Geleneksel bir mimari şunları gerektirebilir:

Motor + Harmonik Dişli Kutusu + Enkoder + Harici Servo Sürücü + Ek Kablolama

HAG, temel hareket kontrol bileşenlerini şu alanlara entegre eder:

Harmonik İletim + Çerçevesiz Tork Motoru + Çift Taraflı Enkoderler + Entegre Sürücü

İsteğe bağlı STO ve fren fonksiyonları, aktüatörün güvenlik odaklı uygulamalar için yeteneklerini daha da genişletebilir.

Bu entegre yaklaşım, sistem karmaşıklığını azaltabilir ve robot üreticilerine yüksek performanslı robotik eklemler tasarlamak için daha kompakt bir temel sağlayabilir.

HONPINE HAG: Bir Harmonik Dişli Motorundan Daha Fazlası

Geleneksel bir harmonik dişli motoru, öncelikle motor hızını kontrollü dönme torkuna dönüştürmeye odaklanır.

HAG Harmonik Aktüatör, mekanik iletimi, motoru, geri besleme sistemini, sürücü elektroniğini, iletişim arayüzlerini ve isteğe bağlı güvenlik fonksiyonlarını tek bir robotik aktüatörde birleştirerek daha da ileri gidiyor.

Bu durum, HAG'ı özellikle bağımsız bir harmonik dişli kutusu yerine komple bir robot eklem aktüatörü arayan mühendisler için uygun hale getiriyor.

Şunların birleşimidir:

• 20 bit yüksek hızlı yan geri besleme

• 19 bit çıkış tarafı geri beslemesi

• Entegre servo sürücü

• Yüksek hassasiyetli harmonik iletim

• STO ve isteğe bağlı fren

• İçi boş şaft

• EtherCAT / CANopen / CAN-FD / Modbus

• Gelişmiş atalet tanımlaması

• Çoklu koruma fonksiyonları

Kompakt, hassas, hızlı tepki veren ve güvenlik odaklı robotik hareket sistemlerinin geliştirilmesi için bir temel sağlar.

Harmonik Aktüatörler Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Harmonik aktüatör nedir?

Harmonik aktüatör, kontrollü yüksek hassasiyetli döner hareket sağlamak için tipik olarak bir motoru, harmonik azaltma mekanizmasını, enkoderi ve sürücü elektroniğini bir araya getiren entegre bir döner hareket ünitesidir.

Harmonik redüktör ile harmonik aktüatör arasındaki fark nedir?

Harmonik redüktör, esas olarak hızı düşüren ve torku artıran mekanik bir iletim bileşenidir. Harmonik aktüatör ise redüktörü motor, enkoder ve sürücü elektroniği gibi diğer bileşenlerle birleştirerek eksiksiz bir hareket kontrol ünitesi oluşturur.

Bir robot ekleminin çıkış kodlayıcısına neden ihtiyacı vardır?

Çıkış kodlayıcısı, eklemin gerçek çıkış tarafı pozisyonu hakkında geri bildirim sağlar. Bu, kapalı döngü kontrolünü iyileştirebilir ve kontrolörün yalnızca motor tarafındaki geri bildirime güvenmek yerine gerçek mekanik çıkışı izlemesine olanak tanır.

Robotik aktüatörde STO nedir?

STO, Güvenli Tork Kapatma anlamına gelir. Motorun tork üretmesini önlemek için tasarlanmış bir güvenlik fonksiyonudur ve sürücünün tork üretme yeteneğini devre dışı bırakır. STO, makinenin komple güvenlik mimarisinin bir parçası olarak uygulanmalıdır.

STO, dikey bir robot ekleminin düşmesini engeller mi?

STO, motor torkunu devre dışı bırakır, ancak kendi başına yerçekimi yükü altındaki bir ekseni mekanik olarak tutmaz. Tork kaldırıldıktan sonra yükün tutulması gereken uygulamalar için uygun bir mekanik fren gerekebilir.

HAG insansı robotlar için uygun mu?

Evet. Kompakt entegre mimarisi, harmonik iletimi, yüksek çözünürlüklü geri beslemesi, içi boş mili ve entegre tahrik sistemi, HAG'ı insansı robotlardaki potansiyel uygulamalar da dahil olmak üzere kompakt robotik eklemlerin geliştirilmesi için uygun hale getiriyor.

HAG hangi iletişim protokollerini destekliyor?

HAG, CiA 402 ile EtherCAT, CiA 402 ile CANopen, CAN-FD ve RS485 Modbus'ı destekleyerek farklı robotik ve endüstriyel otomasyon kontrol mimarileri için esneklik sağlar.

Çözüm

Yeni nesil robot eklemleri, geleneksel motor, dişli kutusu, kodlayıcı ve harici tahrik kombinasyonunun ötesine geçiyor.

Modern robotik sistemler, tek bir aktüatör içinde giderek artan bir şekilde yüksek hassasiyet, kompakt entegrasyon, yüksek çözünürlüklü geri bildirim, akıllı kontrol, esnek iletişim ve fonksiyonel güvenlik gerektirmektedir.

HONPINE HAG Harmonik Aktüatör, bu yetenekleri tek bir entegre robotik hareket çözümünde bir araya getiriyor.

Çift taraflı yüksek çözünürlüklü enkoderler, hassas harmonik iletim, entegre sürücü elektroniği, isteğe bağlı STO ve fren fonksiyonları, içi boş şaft mimarisi, çoklu endüstriyel iletişim protokolleri ve gelişmiş hareket kontrol fonksiyonları ile HAG, endüstriyel robotlar, işbirlikçi robotlar, insansı robotlar, tıbbi otomasyon ve gelişmiş endüstriyel ekipmanlar için yüksek performanslı bir platform sunmaktadır.

Yeni nesil robotik eklemler geliştiren mühendisler için HAG, hassas harmonik iletimden entegre akıllı hareket kontrolüne pratik bir yol sunmaktadır.