협동 로봇 암에 T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈이 이상적인 이유

협동 로봇 암은 점점 더 컴팩트해지고 있지만, 동작 요구 사항은 계속 높아지고 있습니다. 하나의 관절은 매우 제한된 공간 안에서 정밀한 위치 결정, 충분한 토크, 부드러운 움직임, 피드백, 제동 및 신뢰성 있는 케이블 배선을 동시에 제공해야 할 수 있습니다.

이러한 기능을 별도의 부품으로 구성하는 것도 가능하지만, 관절 구조가 더 복잡해질 수 있습니다. 모터, 감속기, 엔코더, 브레이크, 드라이버 및 커플링을 모두 설치하고 정렬하며 연결해야 하기 때문입니다.

​T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 다른 접근 방식을 취합니다. 변속 장치, 모터 및 제어 부품을 별도의 부품으로 취급하는 대신, 이를 하나의 컴팩트한 로터리 조인트에 통합합니다. 이러한 구조는 기계적 공간과 관절 배치가 중요한 설계 요소인 협동 로봇 암에 특히 유용합니다.

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈이란?

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 로봇 모션 시스템용으로 설계된 통합형 로터리 조인트입니다. 구성에 따라 토크 모터, 하모닉 감속기, 정밀 센서, 브레이크 및 드라이버를 하나의 모듈에 결합합니다.

“T-Type”이라는 명칭은 기계적 배치에서 유래합니다. 출력 플랜지가 모터 샤프트에 수직으로 배치되어 일반적인 인라인 구조가 아닌 T자형 배열을 형성합니다.

이 구성은 로봇 설계자가 암 링크 사이에 관절을 배치할 때 또 다른 선택지를 제공합니다. 모터와 출력 샤프트의 방향을 세심하게 관리해야 하는 컴팩트한 협동 로봇 암, 다축 매니퓰레이터 및 기타 메커니즘에 특히 유용할 수 있습니다.

협동 로봇에서 관절 설계가 중요한 이유

협동 로봇은 단순히 크기가 작은 산업용 로봇이 아닙니다. 관절은 여러 요구 사항의 균형을 동시에 맞춰야 합니다.

로봇은 페이로드를 운반할 수 있는 충분한 토크가 필요하지만, 관절의 크기와 무게가 과도하면 상위 축에 가해지는 부하가 증가할 수 있습니다. 변속 장치는 정확하고 반복 가능한 움직임을 제공해야 하며, 제어 시스템은 신뢰성 있는 위치 및 토크 피드백을 필요로 합니다.

또한 공간이라는 현실적인 문제도 있습니다.

로봇 암이 더 가볍고 컴팩트해질수록 별도의 기어박스, 커플링, 브레이크, 엔코더 및 케이블 어셈블리를 위한 공간은 줄어듭니다. 따라서 관절의 기계적 설계는 전체 로봇 아키텍처에서 중요한 부분이 됩니다.

통합형 하모닉 조인트 모듈은 이러한 상황에서 유용할 수 있습니다.

T자형 관절 구조의 장점

T-Type 관절과 일반적인 인라인 관절의 주요 차이점은 모터 샤프트와 출력 샤프트의 관계입니다.

인라인 구성에서는 모터와 출력부가 동일한 축을 따라 배치됩니다. T-Type 구성에서는 출력 플랜지가 모터 샤프트에 수직으로 배치됩니다.

더 유연한 패키징

수직 배치는 엔지니어가 로봇 암 내부에 관절을 배치할 때 더 큰 자유도를 제공할 수 있습니다.

이는 여러 축을 비교적 작은 기계적 공간 안에 배치해야 하는 팔꿈치 및 손목 구조 주변에서 유용할 수 있습니다.

모터와 감속기가 하나의 직선 축을 따르도록 강제하는 대신, T자형 구조를 사용하면 로봇의 형상에 맞춰 관절을 배치할 수 있습니다.

암 세그먼트 간 컴팩트한 통합

로봇 암 링크는 일반적으로 여러 로터리 조인트를 통해 연결됩니다. 각 관절에 추가적인 커플링, 브래킷 및 변속 부품이 필요하다면 기계 구조가 빠르게 복잡해질 수 있습니다.

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 주요 동작 부품을 하나의 어셈블리에 제공하여 관절 주변에 설계해야 하는 별도 기계 인터페이스의 수를 줄여줍니다.

깔끔한 내부 케이블 배선

로봇 축의 수가 증가할수록 케이블 관리의 중요성도 커집니다.

로봇이 작동하는 동안 전원 케이블, 엔코더 배선, 통신 라인 및 기타 연결부는 반복적으로 움직여야 합니다. 중공 샤프트 설계는 케이블을 위한 내부 경로를 제공하여 외부 케이블 루프를 줄이고 관절 어셈블리를 정리된 상태로 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

로봇 관절에 하모닉 감속기를 사용하는 이유？

하모닉 감속기는 이러한 유형의 관절에서 핵심적인 변속 요소입니다.

하모닉 드라이브는 웨이브 제너레이터, 플렉스스플라인 및 서큘러 스플라인을 사용하여 컴팩트한 메커니즘 안에서 높은 감속비를 구현합니다. 따라서 대형 일반 기어박스를 사용하지 않고도 모터가 제어된 고토크 출력을 생성해야 하는 응용 분야에 적합합니다.

작은 패키지에서 높은 감속비

모터는 비교적 높은 속도로 작동할 수 있지만, 로봇 관절에는 훨씬 낮은 출력 속도가 필요합니다.

하모닉 감속기는 컴팩트한 형상을 유지하면서 입력 속도를 더 높은 출력 토크로 변환합니다. 로봇 제조업체는 이를 통해 암을 불필요하게 크게 만들지 않고 필요한 토크를 제공하는 관절을 구성할 수 있습니다.

정밀한 움직임을 위한 낮은 백래시

변속 장치의 백래시는 특히 움직임의 방향이 바뀔 때 위치 결정에 영향을 줄 수 있습니다.

하모닉 변속기는 낮은 백래시 특성으로 잘 알려져 있습니다. 적절한 엔코더 및 폐루프 제어 시스템과 결합하면 로봇 응용 분야에 필요한 정밀하고 반복 가능한 움직임을 제공할 수 있습니다.

높은 토크 밀도

다축 로봇에서는 무게가 중요한 고려 사항입니다.

관절이 무거워지면 암 뒤쪽에 위치한 모터와 관절이 추가 하중을 보상해야 할 수 있습니다. 따라서 높은 토크 밀도의 컴팩트한 하모닉 변속기는 관절 토크, 무게 및 전체 로봇 크기 사이의 적절한 균형을 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

통합 부품으로 간소화되는 로봇 관절 개발

일반적인 로봇 관절은 여러 개별 부품으로 조립될 수 있습니다.

모터 + 기어박스 + 엔코더 + 브레이크 + 드라이버 + 커플링 + 배선

각 부품을 선정하여 기계 설계에 통합해야 합니다. 정렬, 장착, 배선 및 통신도 함께 고려해야 합니다.

통합형 조인트 모듈은 이러한 개발 프로세스를 변화시킵니다.

개별 부품을 중심으로 전체 관절을 설계하는 대신, 엔지니어는 정의된 조인트 모듈을 기준으로 시작하여 해당 인터페이스에 맞춰 주변 로봇 구조를 설계할 수 있습니다.

기계적 통합 작업 감소

모터, 하모닉 감속기 및 피드백 부품이 이미 기능 단위로 배치되어 있습니다.

따라서 설계해야 하는 기계 인터페이스의 수가 줄어들고 전체 로봇 아키텍처를 더 쉽게 관리할 수 있습니다.

더 빠른 조립 및 교체

모듈식 설계는 조립도 간소화할 수 있습니다.

여러 모델이나 프로토타입을 생산하는 로봇 제조업체의 경우 표준화된 조인트 모듈을 서로 다른 암 구성에 재사용할 수 있습니다. 유지보수가 필요한 경우에도 여러 개별 변속 부품을 분해하는 것보다 완전한 조인트 모듈을 교체하는 편이 더 간단할 수 있습니다.

배선 복잡성 감소

드라이버와 피드백 부품을 관절에 통합하면 모듈 구성에 따라 필요한 외부 배선의 양을 줄일 수 있습니다.

컴팩트한 로봇 암에서는 조립과 케이블 관리 모두에 큰 차이를 만들 수 있습니다.

협동 로봇 관절의 정밀 모션 및 피드백

기계적 변속은 관절 성능의 한 부분에 불과합니다. 피드백 시스템은 컨트롤러가 관절의 위치를 파악하고 동작 명령에 어떻게 대응하는지를 결정합니다.

하모닉 로터리 조인트 모듈은 감속기를 정밀 센서 및 모터 제어 전자장치와 결합할 수 있습니다. 그러면 컨트롤러는 피드백을 사용하여 모터를 조절하고 명령된 관절 위치를 유지할 수 있습니다.

이 구조는 다음과 같은 요구 사항이 있는 응용 분야를 지원할 수 있습니다.

• 정밀한 위치 결정

• 반복 가능한 움직임

• 부드러운 가속 및 감속

• 빠른 응답

• 위치 피드백

• 토크 피드백

• 힘-위치 하이브리드 제어

협동 로봇의 경우 마지막 두 기능은 물체 또는 주변 환경과 접촉하는 응용 분야에서 특히 중요합니다.

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 어디에 사용할 수 있는가？

T자형 구조는 한 가지 유형의 로봇 시스템에만 적합한 것은 아닙니다.

협동 로봇 암

협동 로봇은 컴팩트한 관절을 유지하면서 제어되고 반복 가능한 동작을 제공해야 하므로 자연스러운 적용 분야입니다.

일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 조립

• 픽 앤 플레이스

• 머신 텐딩

• 검사

• 포장

• 경량 자재 취급

의료 및 재활 로봇

의료 및 재활 장비는 제어된 움직임을 제공하는 컴팩트한 로터리 메커니즘을 필요로 하는 경우가 많습니다.

통합형 하모닉 조인트는 외부 기계 부품의 수를 줄이면서 로봇에 필요한 토크 및 위치 결정 성능을 제공할 수 있습니다.

정밀 자동화 장비

동일한 유형의 관절 구조는 컴팩트한 회전 동작이 필요한 정밀 자동화 장비에도 적용을 고려할 수 있습니다.

예로는 자동 검사 장비, 위치 결정 메커니즘 및 기타 모션 제어 시스템이 있습니다.

다축 로봇 시스템

여러 회전축을 제한된 공간에 배치해야 하는 경우 각 관절의 물리적 배치가 중요해집니다.

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 변속 및 제어 부품을 통합된 상태로 유지하면서 이러한 축을 배치할 수 있는 또 하나의 기계적 선택지를 제공합니다.

T-Type 하모닉 조인트 모듈과 일반 로봇 관절의 비교

주요 차이점은 통합 수준과 기계적 배치입니다.

일반적인 관절은 샤프트, 커플링 및 장착 구조를 통해 연결된 별도 부품을 사용할 수 있습니다. 통합형 T-Type 모듈은 주요 모션 제어 요소를 하나의 어셈블리에 결합합니다.

최적의 솔루션은 여전히 로봇의 토크, 속도, 크기, 페이로드, 제어 아키텍처 및 안전 요구 사항에 따라 달라집니다. 통합형 모듈의 장점은 이러한 엔지니어링 작업 중 많은 부분을 하나의 관절 어셈블리 안에서 처리할 수 있다는 것입니다.

T-Type 하모닉 조인트 모듈 선택 시 고려 사항？

조인트 모듈의 선택은 모터의 최대 토크만이 아니라 로봇의 실제 동작 요구 사항에서 시작해야 합니다.

출력 토크

페이로드, 암 길이, 가속도, 중력 하중 및 듀티 사이클과 함께 연속 토크와 피크 토크를 모두 고려해야 합니다.

관절 크기 및 무게

관절 무게는 로봇 암의 외측 축에서 특히 중요합니다. 컴팩트한 관절은 상위 관절에 가해지는 부하를 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다.

위치 및 토크 피드백

엔코더 및 센서 구성은 필요한 위치 결정 및 제어 성능에 맞아야 합니다. 힘 제어가 포함된 응용 분야에서는 토크 피드백도 필요할 수 있습니다.

브레이크 구성

전원이 차단되었을 때 로봇이 위치를 유지해야 한다면 관절 선택 과정에서 브레이크 구성을 고려해야 합니다.

보호 등급 및 작동 환경

먼지, 습기 및 온도는 적절한 관절 구성에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 실제 작동 환경에 따라 필요한 보호 등급을 선택해야 합니다.

케이블 배선

다축 협동 로봇에서는 내부 케이블 배선이 기계 설계를 간소화하고 반복 동작 중 간섭을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 중공 샤프트 구조는 이러한 측면에서 특히 유용할 수 있습니다.

HONPINE T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈

통합형 로터리 조인트 솔루션을 찾는 협동 로봇 제조업체를 위해 HONPINE T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 하모닉 감속기, 토크 모터, 정밀 센서, 브레이크 및 드라이버를 컴팩트한 관절 어셈블리에 결합합니다.

T자형 구조는 출력 플랜지를 모터 샤프트에 수직으로 배치하여 엔지니어가 컴팩트한 로봇 관절을 배치할 때 더 큰 유연성을 제공합니다. 이 모듈은 정밀한 동작, 높은 출력 토크 및 통합 제어 기능이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다.

통합 구조는 로봇 관절 개발을 간소화하고 별도 부품의 수를 줄이며 케이블 관리를 개선하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

자세한 사양 및 구성 정보는 HONPINE T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈 제품 페이지를 참조하십시오.

결론

관절은 협동 로봇 암에서 가장 중요한 기계적 요소 중 하나입니다. 제한된 공간에 맞으면서도 토크와 정밀도를 제공하고 반복적인 동작 사이클에서 안정적으로 작동해야 합니다.

T-Type 하모닉 로터리 조인트 모듈은 모터, 하모닉 감속기, 센싱, 제동 및 제어 기능을 하나의 컴팩트한 장치에 결합하여 이러한 과제에 대응합니다. 입력축과 출력축이 수직으로 배치된 구조는 다축 로봇 암의 형상을 설계할 때 더 큰 유연성을 제공할 수도 있습니다.

협동 로봇, 의료 로봇 및 정밀 자동화 장비에서 컴팩트한 패키징, 하모닉 변속 및 통합 제어의 조합은 전체 로봇 시스템의 개발을 간소화할 수 있습니다.