6 mm 중공축 초소형 하모닉 조인트 모듈

설치 공간, 케이블 배선, 모션 제어 정밀도가 중요한 애플리케이션을 위해 설계된 HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈을 소개합니다. 초소형 통합 로봇 조인트 액추에이터인 이 모듈은 크기가 작고 통합도가 높으면서도 내부 케이블 배선을 위한 6 mm 관통 구멍을 갖추고 있습니다. 휴머노이드 로봇, 드론, 광학 플랫폼, 정밀 자동화 시스템 등 소형 고성능 회전 조인트가 필요한 분야에 적합합니다.

이 글에서는 HONPINE의 기술 이사인 Theodore Li가 HPJM 하모닉 조인트 모듈의 주요 사양, 구조 설계 및 엔지니어링상 이점을 소개합니다.

HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈: 주요 사양

엔지니어링 도면에서 HPJM-RE30-40-PRO-XXX-2E-EC로 식별되는 HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈은 소형 중공축 설계, 듀얼 엔코더 피드백, 고도로 통합된 메카트로닉 아키텍처(MEA)를 결합했습니다.

주요 구조적 장점으로는 케이블 배선을 위한 6 mm 관통 구멍, 통합 모터 및 드라이브 시스템, 정밀한 모션 제어를 지원하도록 설계된 듀얼 엔코더 구성이 있습니다.

HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈을 선택해야 하는 이유

1. 고도로 통합된 메카트로닉 설계

HPJM은 하모닉 감속기, 프레임리스 토크 모터, 16비트 엔코더, FOC(자속 기준 제어) 드라이브를 Ø57 × 60.5 mm 크기의 소형 하우징에 통합했습니다.

모터, 감속기, 엔코더, 드라이브를 각각 별도로 선정하고 통합하는 대신, 고객은 시스템 개발을 간소화하도록 설계된 고도로 통합된 조인트 모듈을 사용할 수 있습니다. 이를 통해 부품 매칭 작업을 줄이고 통합 시간을 단축하며 로봇 개발을 앞당길 수 있습니다.

로봇 제조업체의 경우, 이 통합 아키텍처는 기계 및 전기 설계를 간소화하는 동시에 조인트 단위 조립 및 시운전의 복잡성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

2. 내부 케이블 배선을 위한 6 mm 관통 구멍

HPJM의 주요 특징 중 하나는 Ø6 mm 중공축으로, 조인트 중앙을 통해 케이블을 배선할 수 있는 관통 구멍을 제공합니다. 적용 설계가 허용하는 경우 공압 라인도 배선할 수 있습니다.

내부 배선은 외부 케이블 간섭을 줄이는 데 도움이 되며, 배선 구성과 허용 회전 범위에 따라 조인트 회전 중 케이블이 꼬이거나 걸리는 현상을 최소화할 수 있습니다.

이 기능은 제한된 조인트 구조 안으로 여러 케이블을 통과시켜야 하는 휴머노이드 로봇 및 소형 로봇 시스템에서 특히 유용합니다. 비슷한 크기의 중공축이 아닌 설계와 비교하면 관통 구멍 구성은 내부 케이블 배선에 더 큰 유연성을 제공합니다.

3. 데이지 체인 네트워킹을 위한 듀얼 EtherCAT 인터페이스

엔지니어링 도면에는 X1002WVS-04L 커넥터를 사용하는 EtherCAT_Input 및 EtherCAT_Output, 두 개의 EtherCAT 커넥터가 표시되어 있습니다.

이 입력/출력 구성은 데이지 체인 네트워킹을 지원하므로 각 조인트마다 별도의 점대점 통신 케이블을 연결할 필요 없이 여러 조인트 모듈을 순차적으로 연결할 수 있습니다.

조인트가 20개를 초과하는 휴머노이드 로봇에서는 데이지 체인 아키텍처를 통해 케이블링의 복잡성을 줄이고 시스템 배선을 간소화할 수 있습니다.

PRO 버전에는 별도의 펌웨어 다운로드 인터페이스도 포함되어 있어, 주 통신 연결에만 의존하지 않고 각 모듈의 펌웨어를 업데이트할 수 있습니다.

실제 네트워크 토폴로지, 지원 노드 수, 펌웨어 업데이트 절차는 선택한 모델 및 컨트롤러 구성에 따라 확인해야 합니다.

4. 후면 장착 전기 인터페이스

전원 커넥터, 통신 인터페이스, 펌웨어 다운로드 포트는 모듈 후면에 집중 배치되어 있습니다. 도면에는 전원 커넥터가 A1257WV-S-2P로 표시되어 있습니다.

후면 배치 구조는 출력 플랜지와 방사 방향 표면에 돌출 커넥터나 외부 케이블 출구가 없도록 합니다. 이를 통해 기계적 통합을 간소화하고 주변 구조물과의 간섭을 줄이며 인클로저 설계를 용이하게 할 수 있습니다.

큰 각도 범위로 움직이거나 소형 암 하우징 내부에 설치해야 하는 로봇 조인트의 경우, 이 배치 방식은 커넥터 위치 선정과 케이블 관리에 더 큰 유연성을 제공합니다.

최종 설계에서는 커넥터 간격, 케이블 굽힘 반경, 열 관리, 의도된 회전 범위도 고려해야 합니다.

5. 유연한 설치를 위한 대칭형 장착 플랜지

HPJM은 양쪽 끝에 대칭형 장착 인터페이스를 갖추어 다양한 로봇 조인트 위치에 기계적으로 통합하기 쉽습니다.

제공된 도면 정보에 따르면 장착 구성에는 Ø38 mm 및 Ø37.5 mm 볼트 원 패턴, M2.5 탭 구멍 8개, M2 관통 구멍 3개가 포함됩니다.

이 대칭 구조 덕분에 동일한 조인트 모듈을 다양한 설치 방향에 적용할 수 있으며, 각 조인트의 기계적 요구 사항에 따라 어깨, 팔꿈치, 손목, 고관절 조인트에 사용할 수 있습니다.

로봇 제조업체는 공통 장착 인터페이스를 통해 기계적 변형 모델의 수를 줄이고 예비 부품 관리를 간소화하며 로봇 플랫폼의 모듈성을 높일 수 있습니다.

6. 낮은 백래시와 높은 충격 토크 성능

HPJM은 낮은 백래시 특성으로 잘 알려진 하모닉 구동 기술을 사용합니다. 제공된 사양에 따르면 출력 위치 결정 정확도는 약 0.67 arcmin이며, 충격 토크 성능은 정격 토크의 약 1.8배입니다.

이러한 특성은 방향 전환, 가속 및 감속이 빈번하고 일시적인 기계적 하중이 발생하는 로봇 애플리케이션에 유리할 수 있습니다.

그러나 백래시, 위치 결정 정확도, 반복 정밀도, 모션 로스트는 서로 다른 성능 지표입니다. 실제 출력 성능은 선택한 모델, 부하 조건, 제어 구성, 측정 방법에 따라 달라집니다. 마찬가지로 허용 충격 토크는 제조업체의 정격 조건에 따라 해석해야 하며, 연속 운전 토크로 간주해서는 안 됩니다.

휴머노이드 로봇 및 정밀 자동화 장비와 같은 애플리케이션에서는 엔지니어가 정격 토크, 피크 토크, 비틀림 강성, 속도, 열 성능과 함께 이러한 매개변수를 평가해야 합니다.

HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈의 적용 분야

휴머노이드 로봇

휴머노이드 로봇에는 제한된 사지 공간에 장착할 수 있으면서 정밀한 모션 제어와 통합 케이블 배선을 지원하는 소형 조인트 모듈이 필요합니다. HPJM의 소형 하우징, 중공축, 통합 드라이브 아키텍처는 각 조인트의 토크 및 동적 요구 사항을 충족하는 경우 어깨, 팔꿈치, 손목, 고관절 설계의 후보가 될 수 있습니다.

드론 및 소형 로봇 시스템

소형 로봇 플랫폼과 일부 드론 관련 메커니즘에서는 설치 공간과 부품 통합이 중요한 설계 고려 사항입니다. 무게, 토크, 속도, 전력 요구 사항이 애플리케이션에 부합하는 경우 통합 하모닉 조인트 모듈을 사용하면 회전 메커니즘 조립을 간소화할 수 있습니다.

광학 플랫폼 및 정밀 자동화

광학 위치 결정 시스템과 정밀 자동화 장비에는 제어된 모션과 반복 가능한 위치 결정을 제공하는 소형 회전 구동 장치가 필요할 수 있습니다. HPJM은 요구되는 각도 정확도, 진동 특성, 모션 프로파일, 환경 조건을 기준으로 이러한 애플리케이션에 적합한지 평가할 수 있습니다.

HONPINE HPJM 하모닉 조인트 모듈은 소형 중공축 구조, 통합 모터 및 드라이브 구성 요소, 듀얼 엔코더 아키텍처, EtherCAT 연결 기능을 하나의 회전 조인트 솔루션에 결합했습니다.

6 mm 관통 구멍은 내부 케이블 배선을 지원하며, 후면 장착 커넥터와 대칭형 장착 인터페이스는 기계적 통합에 유연성을 제공합니다. 이러한 특징을 갖춘 HPJM은 휴머노이드 로봇, 소형 로봇 시스템, 광학 플랫폼, 정밀 자동화 애플리케이션에서 고려할 만한 제품입니다.

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