휴머노이드 로봇 팔과 다리를 위한 로봇 관절 모듈 솔루션

로봇 암의 적용 분야는 광범위한 산업 전반에서 빠르게 확대되고 있습니다. 로봇 상체는 완전한 휴머노이드 로봇의 일부를 구성할 수 있으며, 고정식 로봇 암 및 이동식 베이스와 결합하거나, 다관절 핸드가 장착된 로봇 암과 결합하여 부품 픽앤플레이스, 나사 체결, 커넥터 삽입 및 분리, 스위치 조작, 박스 핸들링, 전동 공구 조작, 비전 가이드 픽킹, 창고 피킹, 자동차 조립, 3C 전자제품 조립, 실험실 작업 및 의료 보조 등의 작업을 수행할 수 있습니다.

이러한 적용 분야의 핵심에는로봇 관절 모듈이 있으며, 필요한 움직임, 토크, 정밀도 및 응답성을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다.

소형 관절은 일반적으로 저중량과 빠른 응답성을 우선시하는 반면, 대형 관절은 더 높은 토크 밀도와 신뢰성이 요구됩니다. 우수한 관절 솔루션은 단순히 동일한 모듈의 크기를 키우거나 줄이는 문제가 아닙니다. 대신 각 관절은 특정 하중, 가동 범위 및 제어 요구 사항에 정확히 맞춰져야 합니다.

HONPINE의 로봇 관절 모듈에는 4가지 하모닉 관절 모듈 시리즈인 HPJM, TCHL, HAU, HAG와 유성 관절 모듈 시리즈 HPA 및 JRM이 포함됩니다.

이 글에서는 HONPINE HPJM 시리즈를 예로 들어 휴머노이드 로봇 상지 및 하지용 로봇 관절 모듈 솔루션을 소개합니다.

휴머노이드 로봇 상지 관절 솔루션: 어깨, 팔꿈치 및 손목을 위한 토크 등급별 구성

손목 및 손가락: 3–10 Nm

손목과 손가락 관절은 휴머노이드 로봇에서 가장 작은 관절에 속합니다. 민첩한 움직임을 구현하기 위해 매우 가벼운 무게와 빠른 응답성이 필요합니다.

HONPINE HPJM-RE30-40 시리즈는 무게가 0.19 kg에 불과하면서 3.3–4.8 Nm의 피크 토크를 제공하므로 손목, 손가락 및 기타 말단 관절에 적합합니다.

24–48 V의 광범위한 전압 범위, CAN 통신 및 고집적 설계를 통해 이 모듈은 경량 휴머노이드 로봇 관절을 위한 컴팩트한 솔루션을 제공합니다.

팔꿈치: 20–50 Nm

팔꿈치 관절은 충분한 가동 범위를 제공하면서 전완과 손의 하중을 지지해야 합니다.

HONPINE HPJM-RE50-60 시리즈는 0.45 kg의 무게로 최대 34 Nm의 피크 토크를 제공합니다. 51, 81 및 101의 감속비를 사용할 수 있어 휴머노이드 로봇 팔꿈치 관절에 실용적인 선택입니다.

더 높은 토크가 필요한 적용 분야를 위해 HPJM-RE60-70 시리즈는 최대 66 Nm의 피크 토크를 제공하여 더 높은 페이로드 요구 사항을 지원합니다.

어깨: 50–150 Nm

어깨는 상지에서 가장 큰 관절 중 하나입니다. 넓은 가동 범위를 제공하는 동시에 팔 전체의 무게를 지지해야 합니다.

HONPINE HPJM-RE70-80 시리즈는 69–108 Nm의 피크 토크를 제공하며, HPJM-RE80-97 시리즈는 최대 217 Nm의 피크 토크를 제공하여 경량부터 고하중 적용 분야까지 폭넓은 어깨 관절 요구 사항을 충족합니다.

듀얼 엔코더 버전은 CAN과 EtherCAT을 모두 지원하여 여러 로봇 관절 간 더욱 정밀한 동기화 및 협조 제어를 구현합니다.

휴머노이드 로봇 상지를 위한 경량 설계

휴머노이드 로봇 상지 관절 전반의 공통적인 우선순위는 중량 감소입니다.

동일한 크기 등급의 표준 PRO 시리즈와 비교하여 HONPINE HPJM-REPRO-S 시리즈는 약 15%–30% 더 가볍습니다. 이는 전체 시스템 중량 제어가 중요한 휴머노이드 로봇에 특히 유용할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇 하지 관절 솔루션: 고하중과 경량 설계의 균형

하지 관절은 많은 상지 관절보다 훨씬 높은 하중 및 충격 요구 사항에 직면합니다. 핵심 과제는 토크 용량, 구조 강도, 응답성 및 중량의 균형을 맞추는 것입니다.

발목: 30–80 Nm

발목 관절은 균형 유지에 중요한 역할을 하며, 충분한 토크 용량과 함께 빠른 응답성이 요구됩니다.

HONPINE HPJM-RE50-70 및 HPJM-RE60-70 시리즈는 발목 적용 분야에 사용할 수 있으며, 약 0.6–0.8 kg의 무게로 34–66 Nm의 피크 토크를 제공합니다.

이는 휴머노이드 로봇 발목 관절에 필요한 응답 속도와 하중 용량 간의 균형을 제공합니다.

무릎: 80–200 Nm

무릎 관절은 보행, 스쿼트 및 기타 동적 움직임 중 상당한 충격 하중을 받습니다. 따라서 높은 토크 용량과 신뢰할 수 있는 작동이 필요합니다.

HONPINE HPJM-RE80-97 시리즈는 121–217 Nm의 피크 토크를 제공하며, HPJM-RE80-110 시리즈는 최대 217 Nm의 피크 토크를 제공하므로 이 시리즈들은 다양한 휴머노이드 로봇 무릎 적용 분야에 적합합니다.

27 mm 관통홀이 적용된 대형 중공 설계는 내부 케이블 배선과 공압 또는 유압 라인의 통과를 용이하게 합니다.

고관절: 150–800 Nm

고관절은 휴머노이드 로봇에서 가장 크고 하중이 큰 관절 중 하나입니다. 다축 움직임을 구현하는 동시에 로봇 전체 체중을 지지해야 합니다.

HONPINE HPJM-RE100-120 시리즈는 267–459 Nm의 피크 토크를 제공하며, HPJM-RE110-145 시리즈는 최대 491–800 Nm의 피크 토크를 제공하여 고하중 고관절 적용 분야를 위한 고토크 옵션을 제공합니다.

이 제품은 지정된 연속 토크 조건에서 정밀도를 유지하면서 10,000시간 이상의 사용 수명을 충족하도록 정격화되어 장기적인 작동 신뢰성을 지원합니다.

휴머노이드 로봇에서 통합형 하모닉 관절 모듈이 중요한 이유는 무엇인가요?

휴머노이드 로봇 하지에서 핵심 엔지니어링 과제 중 하나는 높은 하중 용량과 경량 구조 사이의 적절한 균형을 달성하는 것입니다.

HONPINE HPJM 시리즈는 하모닉 감속기와 프레임리스 토크 모터를 결합하여 컴팩트한 패키지에서 높은 토크 밀도를 제공합니다. 크로스 롤러 베어링은 높은 축방향 및 반경방향 하중 용량을 제공하는 동시에 충격 하중에 대한 강한 내성을 제공합니다.

이 통합 아키텍처는 로봇 관절에 필요한 주요 구성 요소를 컴팩트한 모듈에 결합하여 관절 어셈블리의 복잡성과 전체 중량을 줄이는 데 도움이 됩니다.

로봇 관절 모듈과 휴머노이드 로봇 암의 작업 영역

로봇 암의 가장 기본적인 기능은 외부로 뻗는 것입니다. 그러나 실제 과제는 암이 충분히 넓은 작업 공간을 포괄할 수 있는지, 적절한 자세로 목표물에 도달할 수 있는지, 그리고 로봇의 비전 시스템, 몸통 및 하지와 효과적으로 협조할 수 있는지에 달려 있습니다.

상지는 말단 캔틸레버로 작용하므로 긴 레버암 하중을 생성합니다. 휴머노이드 로봇에서 팔 자체의 무게는 고관절, 허리 및 하지에 상당한 전도 모멘트를 발생시킬 수 있습니다.

통합형 로봇 관절 모듈은 적용 분야에 필요한 토크, 제어 및 운동 성능을 유지하면서 각 관절의 중량과 복잡성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이를 통해 전신 협조 동작을 지원하면서 더욱 컴팩트하고 응답성이 뛰어난 휴머노이드 로봇 암을 구현할 수 있습니다.

HONPINE에 문의하여 로봇 관절 모듈에 대해 자세히 알아보고 귀하의 휴머노이드 로봇 적용 분야에 적합한 관절 솔루션을 논의해 보십시오.