특수 로봇 응용 분야에 적합한 로봇 관절 액추에이터를 선택하는 방법은?

로봇 관절 선택이 엔지니어링 과제가 되고 있는 이유는 무엇일까요?

로봇 공학의 발전은 표준화된 산업용 로봇 팔을 넘어 확장되고 있습니다. 휴머노이드 로봇, 협동 로봇, 이동형 매니퓰레이터, 수술 로봇, 검사 로봇, 특수 목적 로봇 팔, 지능형 자동화 장비 등이 등장하면서 로봇 관절 시스템 에 대한 요구 사항도 점점 더 다양해지고 있습니다.

일반적인 산업용 로봇의 경우, 엔지니어는 서보 모터, 정밀 기어박스, 엔코더 및 구동 장치의 비교적 표준화된 조합을 선택할 수 있습니다. 그러나 새로운 로봇 플랫폼이나 고도로 맞춤화된 로봇 플랫폼을 개발할 때는 이러한 접근 방식이 훨씬 더 어려워집니다.

소형 로봇 손목은 극도로 가벼운 무게와 작은 설치 공간을 요구할 수 있습니다. 휴머노이드 로봇 다리는 높은 토크 밀도, 높은 강성, 빠른 동적 응답 및 신뢰할 수 있는 위치 피드백이 필요할 수 있습니다. 협동 로봇은 토크 감지 및 충돌 감지 기능이 필요할 수 있습니다. 수술 로봇은 정밀도, 부드러운 움직임, 소형 크기 및 낮은 전송 오류를 우선시할 수 있습니다.

이러한 요구 사항은 단순히 더 큰 모터나 더 높은 기어비의 변속기를 선택하는 것만으로는 항상 해결되지 않습니다.

진정한 엔지니어링 과제는 전체 로봇 시스템에 필요한 토크, 속도, 정밀도, 강성, 무게, 피드백, 안전성 및 통합성을 최적으로 조합할 수 있는 로봇 관절 구조 유형을 결정하는 것입니다.

이러한 상황에서 통합형 로봇 관절 액추에이터가 실질적인 해결책을 제공할 수 있습니다.

모터, 하모닉 감속기, 엔코더, 구동 장치, 브레이크 및 토크 센서를 완전히 별개의 구성 요소로 취급하는 대신, 통합 관절 모듈은 주요 기능을 로봇의 요구 사항에 맞춰 설계할 수 있는 조정된 장치로 결합합니다.

액추에이터 사양이 아니라 로봇 문제부터 시작하세요.

로봇 관절 선택에서 가장 흔한 실수 중 하나는 제품 사양부터 시작하는 것입니다.

엔지니어는 다음과 같은 질문으로 시작할 수 있습니다.

이 액추에이터는 얼마나 큰 토크를 제공합니까?

하지만 토크만으로는 액추에이터의 적합성을 판단할 수 없습니다.

더 나은 접근 방식은 로봇이 해결해야 할 실제 문제부터 시작하는 것입니다.

탑재체는 무엇입니까?

로봇 링크의 길이는 얼마나 되나요?

관절의 최대 속도는 얼마입니까?

관절은 얼마나 자주 가속하고 감속합니까?

요구되는 위치 정확도는 얼마입니까?

설치 공간은 얼마나 확보되어 있습니까?

관절이 로봇에 얼마나 많은 무게를 추가할 수 있습니까?

해당 관절은 외부 힘 감지 기능을 지원해야 합니까?

로봇에 절대 엔코더가 필요한가요?

컨트롤러는 EtherCAT, CANopen 또는 CAN-FD를 사용합니까?

수직축에는 홀딩 브레이크가 필요합니까?

로봇에 내부 케이블 배선이 필요한가요?

해당 액추에이터는 저온, 먼지가 많은 환경 또는 기타 까다로운 환경에서 작동할 수 있습니까?

이 질문들은 실제 엔지니어링 문제를 설명합니다.

이러한 요구 사항을 이해한 후에야 적절한 하모닉 액추에이터, 모터 구성, 엔코더 구조, 통신 인터페이스 및 기계 구조를 선택해야 합니다.

문제 1 — 로봇 관절이 너무 무겁다

다축 로봇의 경우, 관절 무게는 축의 수가 증가함에 따라 점점 더 심각해지는 문제를 야기합니다.

더 무거운 액추에이터를 사용하면 로봇 전체 무게만 증가하는 것이 아닙니다. 이전 관절에 가해지는 부하도 증가할 수 있습니다.

예를 들어, 손목에 추가적인 무게가 가해지면 팔꿈치에 필요한 토크가 증가할 수 있습니다. 팔꿈치 토크가 증가하면 어깨 관절에 필요한 토크도 증가할 수 있습니다.

이로 인해 로봇 구조 전체에 연쇄적인 효과가 발생합니다.

휴머노이드 로봇과 경량 로봇 팔의 경우, 무게가 1kg 증가할 때마다 동적 성능, 에너지 소비, 탑재량, 제어 반응에 영향을 미치기 때문에 이 문제는 더욱 심각합니다.

해결책: 관절 부위 토크 밀도 증가

높은 토크 밀도를 가진 로봇 관절 액추에이터는 엔지니어가 관절의 크기와 무게를 불필요하게 늘리지 않고도 필요한 출력 토크를 달성하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

이것이 바로 소형 로봇 관절에 하모닉 트랜스미션이 널리 고려되는 이유 중 하나입니다.

높은 토크 밀도를 가진 프레임리스 모터와 소형 하모닉 감속기를 결합함으로써, 이 액추에이터는 비교적 작은 설치 공간 내에서 상당한 출력 토크를 생성할 수 있습니다.

무게가 매우 중요한 응용 분야에서는 통합형 조인트 아키텍처를 통해 액추에이터 주변에 필요한 추가 기계 부품, 장착 구조물, 커플링 및 외부 변속 부품을 줄일 수 있습니다.

HONPINE은 토크, 크기, 무게 및 성능 간의 균형에 따라 다양한 조인트 플랫폼을 제공합니다.

초소형 로봇 관절의 경우, TCHL 플랫폼은 상당한 출력 기능을 유지하면서 관절의 크기와 무게를 최소화하는 데 중점을 둡니다.

더 넓은 토크 범위와 더 높은 수준의 맞춤 설정이 필요한 고성능 애플리케이션의 경우, HPJM-PRO는 또 다른 구성 옵션을 제공합니다.

HAG는 경량 로봇 관절부터 고하중 로봇 관절에 이르기까지 다양한 응용 분야에 확장 가능한 플랫폼을 제공합니다.

가장 큰 액추에이터를 추천하는 것이 목적이 아닙니다.

로봇의 실제 하중과 동적 요구 사항을 안정적으로 충족할 수 있는 가장 작고 가벼운 관절을 찾는 것이 목표입니다.

문제 2 — 로봇은 높은 토크가 필요하지만 설치 공간이 제한적입니다.

특수 목적 로봇 팔에서 흔히 발생하는 문제점은 사용 가능한 공간 부족입니다.

기계 설계자는 로봇 링크를 위한 충분한 공간은 확보했지만, 관절의 직경이나 축 방향 길이는 매우 제한적일 수 있습니다.

모터 크기를 늘리면 토크 문제는 해결될 수 있지만, 또 다른 기계적 통합 문제를 야기할 수 있습니다.

외부 기어박스를 추가하면 전체 길이가 늘어날 수 있습니다.

외부 인코더를 추가하면 구조가 더욱 복잡해질 수 있습니다.

외부 케이블은 인접한 연결부에 간섭을 일으킬 수 있습니다.

해결책: 통합 하모닉 조인트 아키텍처를 사용하십시오.

소형 하모닉 드라이브 액추에이터는 모터, 감속기, 엔코더 및 구동 전자 장치를 하나의 관절 레벨 솔루션으로 통합할 수 있습니다.

이를 통해 기계 설계자는 각 구성 요소를 독립적으로 설계하는 대신 관절을 기능 모듈로 고려할 수 있습니다.

중공축 구조는 또 다른 중요한 이점을 제공할 수 있습니다.

케이블과 공압 라인을 연결부 외부로 배선하는 대신 내부 공간을 케이블 배선에 활용할 수 있습니다.

이는 다축 로봇 팔, 휴머노이드 로봇, 수술 로봇 및 소형 조작 시스템에 특히 유용할 수 있습니다.

목표는 단순히 액추에이터를 더 작게 만드는 것이 아닙니다.

목표는 로봇 관절 전체를 제작하는 데 필요한 공간과 기계적 복잡성을 줄이는 것입니다.

문제 3 — 높은 위치 정확도가 요구되지만 전송 오차를 무시할 수 없음

많은 로봇 응용 분야에서는 단순히 A 지점에서 B 지점으로 이동하는 것 이상의 기능이 요구됩니다.

정밀 조립, 분배, 연삭, 용접, 반도체 취급, 광학 장비 및 의료 로봇 분야에서는 정확한 궤적 추적과 반복 가능한 위치 지정이 필요할 수 있습니다.

이러한 응용 분야에서는 전송 특성이 중요해집니다.

백래시, 비틀림 변형, 엔코더 해상도, 구조적 강성 및 제어 응답은 모두 로봇 엔드 이펙터의 최종 위치에 영향을 미칠 수 있습니다.

해결책: 정밀한 고조파 전송과 고해상도 피드백을 결합합니다.

정밀 하모닉 기어 모터는 컴팩트한 구조 내에서 높은 감속비와 낮은 백래시를 제공할 수 있습니다.

하지만 감속기 자체는 해결책의 일부일 뿐입니다.

피드백 구조 또한 중요합니다.

고정밀 로봇 관절의 경우, 절대 엔코더는 제어 시스템에 직접적인 위치 정보를 제공할 수 있습니다.

더욱 까다로운 응용 분야에서는 모터 측 및 출력 측 엔코더를 결합하여 변속기의 동작 및 실제 관절 출력에 대한 추가 정보를 제공할 수 있습니다.

이를 통해 더욱 완벽한 폐루프 제어 아키텍처가 구축됩니다.

높은 반복성이 요구되는 응용 분야의 경우, 감속기 백래시나 엔코더 해상도를 개별적으로 살펴보는 것보다는 전체 전달 및 피드백 체인을 평가하는 것이 목표가 되어야 합니다.

문제 4 — 로봇은 주변 환경과 상호작용해야 합니다.

로봇의 경우 위치 제어만으로는 충분하지 않습니다.

표면을 연마하는 로봇을 생각해 보세요.

로봇은 궤적을 따라 이동하는 동안 특정 접촉력을 유지해야 합니다.

협업 로봇을 생각해 보세요.

로봇은 예상치 못한 외부 힘을 인식하고 적절하게 대응해야 합니다.

인간형 로봇을 생각해 보세요.

관절은 지면, 물체 또는 사람과의 접촉에 역동적으로 반응해야 할 수도 있습니다.

이러한 응용 분야에서 로봇은 위치와 속도 외에도 더 많은 정보가 필요합니다.

힘과 토크를 이해해야 합니다.

해결책: 출력 측 토크 감지 기능 추가

통합 토크 센서를 통해 기존 모션 액추에이터를 더욱 강력한 힘 제어 인터페이스로 변환할 수 있습니다.

토크 센서가 관절 구조 내에 적절한 위치에 설치되면 컨트롤러는 출력에 작용하는 토크에 대한 정보를 수신할 수 있습니다.

이 정보는 다음과 같은 용도로 활용될 수 있습니다.

• 힘-위치 제어

• 충돌 감지

• 순응적인 움직임

• 접촉 감지

• 드래그 티칭

• 정밀 조립

• 연마 및 연삭

• 인간-로봇 상호작용

HONPINE의 TCHL 및 HAG 플랫폼은 로봇의 기능적 요구 사항에 힘 피드백이 필요한 애플리케이션을 위해 토크 감지 기능을 포함하도록 구성할 수 있습니다.

중요한 점은 토크 감지를 로봇 설계 초기 단계부터 고려해야 하며, 나중에 추가하는 방식으로는 안 된다는 것입니다.

기계적 통합, 센서 위치, 배선, 샘플링 속도, 제어 대역폭 및 컨트롤러 호환성은 모두 최종 힘 제어 성능에 영향을 미칩니다.

문제 5 — 로봇은 빠른 동적 반응이 필요합니다

휴머노이드 로봇과 고속 로봇 팔은 기존의 저속 자동화 메커니즘과는 다른 종류의 관절 액추에이터를 요구합니다.

잦은 가속과 감속은 순간적으로 높은 하중을 발생시킬 수 있습니다.

액추에이터는 변화하는 관성과 과도 토크에 대응하면서 신속하게 반응해야 합니다.

이는 정격 토크만으로는 액추에이터를 선택하기에 충분하지 않다는 것을 의미합니다.

엔지니어는 최대 토크, 허용 부하 토크, 회전자 관성, 열 용량, 변속기 강성, 모터 특성 및 제어 대역폭도 고려해야 합니다.

해결책: 접합부를 동적 하중 프로파일에 맞춥니다.

적합한 로봇 관절 모터는 단순히 최대 정적 하중이 아니라 실제 동작 프로파일에 따라 선택해야 합니다.

예를 들어, 지속적으로 높은 하중을 견뎌야 하는 관절은 짧은 시간 동안 높은 가속도로 작동하는 관절과는 다른 구조가 필요할 수 있습니다.

따라서 올바른 액추에이터는 다음과 같은 균형을 유지해야 합니다.

연속 토크 + 최대 토크 + 속도 + 관성 + 열 성능 + 변속기 강성.

HONPINE의 다양한 하모닉 조인트 플랫폼은 각기 다른 성능 범위를 제공하므로 엔지니어는 각 조인트의 동적 특성에 따라 액추에이터를 선택할 수 있습니다.

이러한 접근 방식은 휴머노이드 로봇, 고속 로봇 팔 및 빈번한 가속 및 감속이 필요한 기타 시스템에 특히 중요합니다.

문제 6 — 로봇은 소형화와 높은 강성 모두를 요구합니다.

액추에이터 크기를 줄이면 구조적인 문제가 발생할 수 있습니다.

로봇 관절은 토크를 발생시키는 것뿐만 아니라 외부 하중에 의한 변형에도 저항해야 합니다.

관절 강성이 충분하지 않으면 엔코더 자체의 해상도가 매우 높더라도 로봇의 엔드 이펙터 위치 지정에 오류가 발생할 수 있습니다.

이는 특히 긴 도달 거리를 가진 로봇 팔, 무거운 하중을 운반하는 작업, 정밀 가공, 용접 및 힘 제어 조작에 있어 매우 중요해집니다.

해결책: 토크 밀도와 기계적 강성을 함께 평가합니다.

따라서 고성능 하모닉 조인트 모듈은 토크 밀도와 기계적 강성 모두에 따라 평가되어야 합니다.

감속기, 베어링, 하우징, 출력 구조 및 장착 인터페이스는 모두 최종 연결부의 강성에 영향을 미칩니다.

까다로운 로봇 응용 분야의 경우 엔지니어는 모터에서 하모닉 트랜스미션을 거쳐 로봇 링크에 이르는 전체 부하 경로를 고려해야 합니다.

HONPINE의 다양한 관절 플랫폼은 다양한 하중 수준과 구조적 요구 사항을 충족하므로 엔지니어는 로봇 전체에 동일한 관절 구조를 사용하는 대신 적합한 구성을 선택할 수 있습니다.

문제 7 — 로봇 관절마다 요구 사항이 완전히 다릅니다

흔히 잘못 알려진 사실은 로봇의 모든 관절에 동일한 액추에이터 사양을 사용해야 한다는 것입니다.

실제로 어깨, 팔꿈치, 손목, 허리, 무릎, 발목 및 기타 관절은 완전히 다른 요구 사항을 가질 수 있습니다.

예를 들어, 휴머노이드 로봇의 어깨는 높은 토크와 비교적 넓은 작동 범위가 필요할 수 있는 반면, 손목은 소형화와 낮은 관성을 우선시할 수 있습니다.

마찬가지로 산업용 로봇 팔의 기본 축은 높은 하중 지지력이 필요할 수 있지만, 끝단 관절은 훨씬 작은 액추에이터가 필요할 수 있습니다.

해결책: 관절 수준 액추에이터 아키텍처 구축

엔지니어는 로봇 전체에 하나의 액추에이터를 선택하는 대신 로봇을 여러 관절 범주로 나눌 수 있습니다.

일반적인 설계 과정에서는 다음과 같은 사항을 고려할 수 있습니다.

고하중 조인트

높은 연속 토크, 높은 최대 토크, 높은 강성 및 견고한 기계적 구조가 요구됩니다.

중하중 조인트

토크, 속도, 무게 및 설치 치수 간의 균형이 필요합니다.

가벼운 손목 및 끝 관절

경량화, 소형화, 낮은 관성, 높은 반응성을 우선시하십시오.

힘 제어 관절

출력 토크 감지 및 적절한 피드백 아키텍처가 필요합니다.

수직 줄눈

안전을 위해 통합형 홀딩 브레이크가 필요할 수 있습니다.

이러한 접근 방식을 통해 로봇 제조업체는 각 관절을 실제 기능에 따라 최적화할 수 있습니다.

문제 8 — 외장 드라이브 및 여러 구성 요소로 인해 통합 복잡성이 증가합니다.

기존 로봇 관절은 서보 모터, 기어박스, 엔코더, 외부 서보 드라이브, 브레이크, 케이블, 커넥터 및 추가적인 기계적 인터페이스로 구성될 수 있습니다.

각 구성 요소는 별도로 선택하고 통합해야 합니다.

이로 인해 기계적 인터페이스가 더 많아지고, 배선이 더 복잡해지며, 잠재적인 고장 지점이 더 많아지고, 엔지니어링 작업도 더 많아집니다.

새로운 플랫폼을 개발하는 로봇 제조업체에게 이는 개발 시간을 상당히 증가시킬 수 있습니다.

해결책: 통합형 로봇 관절 모터를 사용하십시오.

통합형 로봇 관절 모터는 여러 핵심 기능을 하나의 모듈에 결합합니다.

구성에 따라 조인트는 다음을 통합할 수 있습니다.

• 프레임리스 토크 모터

• 하모닉 리듀서

• 절대 엔코더

• 구동 전자 장치

• 브레이크

• 토크 센서

• 통신 인터페이스

• 내부 커넥터

이러한 접근 방식을 통해 엔지니어는 액추에이터를 표준화된 기능 모듈로 취급할 수 있습니다.

이점은 단순히 설치 공간을 절약하는 것만이 아닙니다.

또한 기계 설계, 전기 배선, 소프트웨어 통합, 테스트 및 유지 보수를 간소화할 수 있습니다.

새로운 로봇 플랫폼을 개발하는 기업의 경우, 이는 시제품에서 생산으로의 전환 기간을 단축하는 데 도움이 될 수 있습니다.

문제 9 — 로봇 컨트롤러가 서로 다른 통신 아키텍처를 사용합니다

로봇 제조업체마다 서로 다른 제어 아키텍처를 사용할 수 있습니다.

일부 시스템은 고속 실시간 모션 제어를 위해 EtherCAT을 사용합니다.

다른 경우에는 분산형 액추에이터 제어를 위해 CANopen 또는 CAN-FD를 사용할 수도 있습니다.

일부 애플리케이션은 추가적인 디지털 또는 아날로그 인터페이스가 필요할 수 있습니다.

액추에이터가 컨트롤러 아키텍처와 일치하지 않을 경우 엔지니어는 추가적인 통신 하드웨어 또는 소프트웨어를 개발해야 할 수도 있습니다.

해결책: 통신 인터페이스를 연결부와 함께 선택하십시오.

따라서 통신은 액추에이터 선정 과정의 일부로 고려되어야 합니다.

HONPINE의 다양한 조인트 플랫폼은 모델 및 구성에 따라 EtherCAT, CANopen 및 CAN-FD를 포함한 다양한 통신 옵션을 지원합니다.

이를 통해 로봇 제조업체가 액추에이터에 맞춰 컨트롤러를 재설계할 필요 없이 액추에이터 아키텍처를 로봇의 전체 제어 시스템에 맞출 수 있습니다.

OEM 로봇 개발업체에게 있어 이러한 호환성은 시제품 시스템에서 양산 시스템으로 전환하는 과정에서 특히 중요할 수 있습니다.

문제 10 — 특수 로봇은 항상 표준 액추에이터를 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

이는 아마도 신생 로봇 회사들이 직면한 가장 중요한 과제 중 하나일 것입니다.

표준 액추에이터는 토크는 맞지만 직경이 맞지 않을 수 있습니다.

치수는 맞을지 몰라도 최대 토크가 부족할 수 있습니다.

기계적으로는 호환될 수 있지만 필요한 통신 프로토콜이 부족할 수 있습니다.

토크 요구 사항은 충족할 수 있지만 무게가 너무 많이 늘어날 수 있습니다.

위치 피드백은 제공할 수 있지만, 애플리케이션에 필요한 토크 감지 기능은 제공하지 못할 수 있습니다.

이것이 바로 특수 로봇 시스템에 맞춤형 관절 액추에이터가 필요한 이유입니다.

해결책: 로봇을 액추에이터에 맞추는 것이 아니라, 액추에이터를 로봇에 맞춰야 합니다.

특수 로봇 팔의 경우, 액추에이터는 기계 구조 및 제어 아키텍처와 함께 평가되어야 합니다.

잠재적인 맞춤 설정 요구 사항은 다음과 같습니다.

기계적 구성: 외경, 축 방향 길이, 중공축, 장착 인터페이스 및 커넥터 위치.

성능: 정격 토크, 최대 토크, 속도, 감속비 및 강성.

피드백: 엔코더 해상도, 모터 측/출력 측 엔코더 구성 및 토크 감지.

제어: EtherCAT, CANopen, CAN-FD 및 기타 통신 요구 사항.

안전 기능: 홀딩 브레이크, STO 및 기타 보호 기능.

환경: 작동 온도, 보호 요구 사항 및 적용 분야별 환경 조건.

이러한 점에서 제품 플랫폼과 엔지니어링 맞춤화 기능을 모두 갖춘 공동 모듈 공급업체는 표준 기어박스만 제공하는 공급업체보다 더 큰 가치를 제공할 수 있습니다.

다양한 로봇 애플리케이션에 적합한 하모닉 조인트 모듈을 선택하는 방법은 무엇일까요?

엔지니어들은 어떤 제품이 "최고"인지 묻는 대신, 해결해야 할 문제가 무엇인지 파악하는 것부터 시작할 수 있습니다.

초소형 로봇 팔 및 경량 관절용

주요 과제가 제한된 공간과 과도한 관절 무게일 경우, 소형화, 저질량, 낮은 관성 및 충분한 토크 밀도를 우선시해야 합니다.

HONPINE의 TCHL 플랫폼 과 같은 고도로 통합되고 소형화된 접합 구조는 이러한 응용 분야에 고려될 수 있습니다.

일반적인 적용 분야로는 소형 협동 로봇, 데스크톱 로봇 팔, 로봇 손목, 의료 기기 및 정밀 자동화 등이 있습니다.

고성능 로봇 팔용

로봇이 더 높은 토크, 더 높은 정밀도, 더 폭넓은 구성 옵션 및 더 강력한 동적 성능을 요구할 경우, 전체 부하 및 동작 프로파일을 고려하여 관절을 선택해야 합니다.

HPJM-PRO 플랫폼은 높은 토크 밀도, 정밀한 고조파 전달, 절대 엔코더 피드백, 산업용 통신 및 맞춤형 기능이 요구되는 애플리케이션에 적합합니다.

휴머노이드 로봇 및 산업용 로봇 플랫폼용

휴머노이드 로봇과 산업용 로봇은 일반적으로 훨씬 더 광범위한 관절 성능을 요구합니다.

관절마다 요구되는 토크 수준, 속도, 강성, 피드백 시스템 및 안전 기능이 상당히 다를 수 있습니다.

HAG 플랫폼은 절대 엔코더, 토크 센서 및 브레이크와 같은 옵션을 통해 광범위한 토크 범위를 포괄하는 확장 가능한 조인트 아키텍처를 제공합니다.

핵심적인 이점은 단순히 최대 토크에만 있는 것이 아닙니다.

이는 동일한 로봇 내의 다양한 위치에 적용할 수 있는 관절 수준의 액추에이터 플랫폼을 구축하는 능력입니다.

실용적인 로봇 관절 선택 프로세스

로봇 제조업체의 경우, 체계적인 프로세스를 따르면 액추에이터 선택을 간소화할 수 있습니다.

1단계 — 기계적 하중 정의

탑재량, 링크 길이, 중력 하중, 외력, 관성 및 최대 허용 관절 토크를 결정합니다.

정격 작동 토크만 계산하지 마십시오. 가속, 감속, 비상 정지 및 잠재적 충격 하중을 모두 포함해야 합니다.

2단계 — 모션 프로필 정의

필요한 속도, 가속도, 감속도, 작동 주기, 작동 주파수, 연속 부하와 간헐적 부하 여부를 결정합니다.

이는 해당 관절이 연속 토크, 최대 토크 또는 고속 동적 응답에 최적화되어야 하는지 여부를 판단하는 데 도움이 됩니다.

3단계 — 물리적 제약 조건 정의

최대 연결부 직경, 축 방향 길이, 총 허용 중량, 중공축 요구 사항, 장착 방법 및 내부 케이블 배선 요구 사항을 결정하십시오.

소형 로봇의 경우, 이러한 제약 조건은 액추에이터를 선택하기 전에 정의되어야 합니다.

4단계 — 정확도 및 피드백 요구사항 정의

위치 정확도, 반복성, 엔코더 해상도, 그리고 모터 측 및 출력 측 피드백이 필요한지 여부를 판단하십시오.

애플리케이션에 힘 제어가 필요한 경우, 통합 출력 토크 센서가 필요한지 여부를 판단하십시오.

5단계 — 제어 아키텍처 정의

통신 프로토콜, 컨트롤러 호환성, 전압, 피드백 인터페이스, 제어 모드 및 필요한 안전 기능을 확인하십시오.

이는 기계적 선택으로 인해 나중에 전기적 통합 문제가 발생하는 것을 방지합니다.

6단계 — 적절한 공동 플랫폼 선택

앞서 언급된 요구사항들이 정의된 후에야 적절한 액추에이터 플랫폼을 선택해야 합니다.

이러한 점에서 모든 애플리케이션에 하나의 표준 액추에이터를 적용하는 대신, 다양한 HONPINE 플랫폼을 각기 다른 요구 사항에 맞춰 사용할 수 있습니다.

제품 기반 접근 방식보다 애플리케이션 기반 접근 방식이 더 나은 이유는 무엇일까요?

로봇 제조업체에게 가장 가치 있는 액추에이터 공급업체는 반드시 가장 많은 제품 카탈로그를 보유한 공급업체는 아닙니다.

더 중요한 질문은 공급업체가 액추에이터와 로봇 간의 관계를 이해할 수 있는지 여부입니다.

관절 액추에이터는 다음과 같은 영향을 미칩니다.

로봇 무게 → 관절 토크 → 구조 설계 → 에너지 소비 → 동적 응답 → 제어 성능 → 탑재량 → 전체 로봇 구조.

따라서 로봇 관절을 선택하는 것은 시스템 차원의 엔지니어링 결정입니다.

HONPINE은 다양한 응용 분야 요구 사항에 맞춰 다양한 하모닉 조인트 플랫폼을 제공하는 동시에, 표준 구성이 로봇 설계 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 맞춤 제작을 지원하는 방식을 채택하고 있습니다.

이를 통해 고객은 실제 애플리케이션 문제부터 시작하여 적절한 통합 아키텍처를 역으로 설계할 수 있습니다.

다양한 로봇 관절 요구사항을 충족하는 단일 엔지니어링 파트너

새로운 로봇 플랫폼에는 여러 종류의 관절이 필요할 수 있습니다.

어깨에 높은 토크가 필요할 수 있습니다.

팔꿈치는 토크와 무게 사이의 균형이 필요할 수 있습니다.

손목에는 초소형 디자인이 필요할 수 있습니다.

힘 제어형 관절에는 통합형 토크 센서가 필요할 수 있습니다.

수직 접합부에는 브레이크가 필요할 수 있습니다.

다른 연결부는 특정 중공축 치수 또는 통신 인터페이스를 필요로 할 수 있습니다.

이러한 프로젝트들을 완전히 독립적인 프로젝트로 취급하는 대신, 공통 액추에이터 플랫폼과 엔지니어링 파트너를 활용하면 개발 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

HONPINE의 HPJM-PRO, TCHL 및 HAG 플랫폼은 이러한 요구 사항에 대한 다양한 출발점을 제공하며, 맞춤화를 통해 관절 구조를 특정 로봇에 맞게 조정할 수 있습니다.

목표는 모든 로봇이 동일한 액추에이터를 사용하도록 만드는 것이 아닙니다.

목표는 모든 로봇이 자체적인 기계적 및 제어 요구 사항에 맞는 액추에이터 구성을 찾도록 돕는 것입니다.

로봇 컨셉부터 생산까지: 최적의 관절 구조 구축

새로운 제품을 개발하는 로봇 회사에게 있어 액추에이터 선택은 로봇 전체에 장기적인 영향을 미칠 수 있습니다.

기계 구조, 컨트롤러, 소프트웨어 및 배선이 이미 개발된 후에 연결부를 변경하는 것은 비용과 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

이러한 이유로 액추에이터는 초기 설계 단계에서부터 고려해야 합니다.

적합한 하모닉 로봇 관절 액추에이터는 로봇에 필요한 기계적 전달, 모터, 피드백, 제어 인터페이스 및 선택적 센싱 기능을 하나의 통합 플랫폼에서 제공할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇, 협동 로봇, 산업용 로봇 팔, 특수 목적 로봇 팔, 의료용 로봇, 이동형 매니퓰레이터 및 첨단 자동화 장비를 개발하는 기업의 경우, 이 기술은 관절 수준부터 로봇 개발의 복잡성을 줄여줄 수 있습니다.

용도에 맞는 최적의 하모닉 로봇 관절 솔루션을 찾아보세요

모든 로봇 시스템에 이상적인 범용 로봇 관절 액추에이터는 없습니다.

최적의 솔루션은 하중, 속도, 정밀도, 무게, 강성, 설치 공간, 피드백, 힘 제어, 통신, 안전 및 환경 요구 사항 간의 관계에 따라 달라집니다.

경량 로봇 손목에는 휴머노이드 로봇 무릎과는 완전히 다른 액추에이터가 필요할 수 있습니다.

정밀 의료용 로봇은 고성능 산업용 로봇 팔과는 다른 피드백을 필요로 할 수 있습니다.

협동 로봇은 토크 감지를 우선시할 수 있는 반면, 산업용 로봇은 강성과 지속적인 토크를 우선시할 수 있습니다.

이것이 바로 HONPINE이 단일 표준화 구성 대신 다양한 하모닉 조인트 액추에이터 플랫폼을 제공하는 이유입니다.

HPJM-PRO, TCHL 및 HAG는 서로 다른 로봇 아키텍처에 대한 다양한 기술적 기반을 제공하며, 맞춤화를 통해 액추에이터를 애플리케이션별 기계적 및 제어 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇, 협동 로봇, 산업용 로봇 팔, 특수 목적 로봇 팔, 의료용 로봇, AGV/AMR 매니퓰레이터 또는 정밀 자동화 시스템을 개발하는 경우, 최적의 출발점은 반드시 제품 카탈로그가 아닐 수 있습니다.

공학적인 문제부터 시작해 봅시다.

필요한 토크, 속도, 무게, 치수, 정밀도, 강성, 피드백, 통신 및 안전 요구 사항을 정의하십시오.

그런 다음 이러한 요구 사항을 충족하는 통합 아키텍처를 선택하십시오.

HONPINE은 로봇 엔지니어들이 "어떤 액추에이터를 사야 할까?"라는 질문에서 "우리 로봇에 실제로 필요한 관절 솔루션은 무엇일까?"라는 질문으로 나아갈 수 있도록 도와줍니다.