조인트 모듈이 로봇의 "파워 하트"라고 불리는 이유

로봇 관절은 로봇의 기계 구조를 구성하는 가장 기본적인 구성요소 중 하나입니다. 로봇의 모든 동작은 전체 시스템을 이루는 연결봉과 관절에 의해 완성됩니다. 로봇 관절의 성능은 관절 강성, 히스테리시스, 위치 결정 정밀도, 속도, 작동 중 소음 및 기타 성능 지표와 같이 로봇의 전체 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

로봇 관절 모듈은 구동, 전달, 감지 및 제어를 통합한 정밀 부품입니다. 그 기능은 생물체의 근골격계와 유사하며, 로봇의 다양한 관절과 구성요소의 움직임을 구동하고 제어하는 역할을 합니다. 동력은 모터가 제공하며, 감속기가 속도를 변경하고 토크를 증가시킨 후 엔코더가 위치 정보에 대한 피드백을 제공하고, 최종적으로 드라이버가 정밀 제어를 실현합니다. 이 글은 로봇 관절 모듈을 함께 이해하는 데 도움을 줄 것입니다.

관절 모듈의 구성과 기능

자기전기식 엔코더: 

주요 부분은 리드 헤드 보드와 자기 격자로 구성됩니다. 자기 격자에는 작은 자극이 새겨져 있으며, 디스크가 회전할 때 센서가 자기장의 변화를 감지합니다. 리드 헤드 보드 칩은 전압 변화를 감지하는 홀 효과 소자일 수도 있고, 자기장 변화를 감지하는 자기저항 소자일 수도 있습니다. 신호는 필요한 출력을 생성하기 위해 배가, 분할 또는 보간되어 측정 목적을 달성합니다.

광전식 엔코더:

광원, 광학 코드 디스크 및 감광 소자로 구성됩니다. 격자는 실제로 투명선과 불투명선이 새겨진 디스크입니다. 감광 소자가 수신하는 광속은 투명선과 동기적으로 변화합니다. 감광 소자의 출력 파형은 정형되어 펄스 신호가 됩니다. 1회전마다 하나의 펄스가 출력됩니다. 펄스의 변화에 따라 장비의 변위를 정확하게 측정하고 제어하여 장비의 현재 속도를 반영할 수 있습니다.

증분형 엔코더:

증분형 엔코더는 광전 변환 원리를 직접 사용하여 A, B, Z 위상의 세 가지 사각파 펄스를 출력합니다. A와 B 펄스 사이의 위상차는 90°이므로 회전 방향을 쉽게 판단할 수 있고, Z 위상은 회전당 하나의 펄스로 기준점 위치 결정에 사용됩니다. 장점은 원리와 구조가 간단하고, 평균 기계 수명이 수만 시간 이상이며, 간섭 내성이 강하고, 신뢰성이 높으며, 장거리 전송에 적합하다는 것입니다. 단점은 축 회전의 절대 위치 정보를 출력할 수 없다는 것입니다.

절대형 엔코더:

절대형 엔코더는 디지털 데이터를 직접 출력하는 센서입니다. 원형 코드 디스크에는 반경 방향을 따라 여러 개의 동심 코드 디스크가 있습니다. 각 트랙은 광투과 구역과 비광투과 구역으로 구성됩니다. 인접한 코드 트랙의 구역 수는 두 배가 됩니다. 코드 디스크의 코드 트랙 수는 해당 이진수의 비트 수입니다. 코드 디스크의 한쪽에는 광원이 있고, 다른 쪽에는 각 코드 트랙에 대응하는 감광 소자가 있습니다. 코드 디스크가 서로 다른 위치에 있을 때, 각 감광 소자는 조명 여부에 따라 해당 레벨 신호를 변환하여 이진수를 형성합니다. 이 엔코더의 특징은 카운터가 필요 없으며, 회전축의 어느 위치에서든 위치에 대응하는 고정 디지털 코드를 읽을 수 있다는 점입니다. 당연히 코드 트랙이 많을수록 정밀도는 더 높아집니다.

DC 드라이브 및 온도 센서

DC 드라이브는 모터 전압을 변경하여 브러시리스 DC 속도를 제어할 수 있습니다.

(모터 회전 제어)

온도 센서는 온도를 감지하고 이를 사용 가능한 출력 신호로 변환할 수 있습니다.

(현재 온도 피드백 수집)

서보 드라이브 모듈:

관절 모듈의 통합 연구개발을 통해 설계 및 생산된 고성능, 컴팩트, 완전 디지털 범용 서보 드라이브는 협동 로봇의 고정밀, 부드러운 작동, 빠른 응답 및 토크 제어 요구 사항을 충분히 충족할 수 있습니다. 협동 로봇, 외골격 로봇, 의료 및 자동화 장비와 같은 고정밀 작업 시나리오에 적합합니다.

(토크, 전류 및 절대 위치로 모터 회전 제어)

브레이크 리테이너:

유지 브레이크는 전자기 장치로, 전자석, 브레이크 패드, 압력판 및 스프링으로 구성됩니다. 모터가 작동을 멈추면 전자석에 전원이 공급되어 자기장이 생성되고, 이 자기장이 브레이크 패드를 끌어당겨 압력판과 접촉하게 합니다. 동시에 압력판이 스프링을 압축하여 브레이크 패드와 모터 로터 사이에 마찰을 발생시켜 모터의 위치를 유지합니다.

프레임리스 토크 모터:

토크 모터는 모터가 저속이거나 심지어 정지 상태(즉, 로터가 회전할 수 없는 상태)일 때에도 모터 손상 없이 계속 작동할 수 있습니다. 이 작동 모드에서 모터는 부하에 안정적인 토크를 제공할 수 있습니다(따라서 토크 모터라는 이름이 붙었습니다). 토크 모터는 작동 방향의 반대 방향으로도 토크(제동 토크)를 제공할 수 있습니다. 토크 모터의 축은 일정한 출력으로 동력을 내는 것이 아니라 일정한 토크로 출력합니다.

토크 센서:

토크 센서는 토크 변환기 또는 토크 미터라고도 하며, 동적 토크 센서와 정적 토크 센서의 두 가지 범주로 나뉩니다. 동적 토크 센서는 토크 센서, 토크 속도 센서, 비접촉식 토크 센서, 회전 토크 센서 등으로도 불릴 수 있습니다. 토크 센서는 다양한 회전 또는 비회전 기계 부품에 가해지는 비틀림 토크를 검출하는 장치입니다.

이는 다양한 토크, 속도 및 기계 동력을 측정하기 위한 정밀 측정 장비입니다

(모터 토크 측정에 사용되며, 일반적으로 대신 증분형 및 절대형 엔코더 사용)

하모닉 감속기:

하모닉 기어 감속기는 세 가지 기본 구성요소로 이루어진 감속 장치입니다: 고정 내치기어, 플렉스스플라인(즉, 바닥이 종동축에 연결된 탄성 박벽 슬리브 "플렉스스플라인의 시작부 모선에 기어 링을 형성"), 그리고 플렉스스플라인의 반경 방향 변형을 일으키는 웨이브 제너레이터입니다.

(모터 작동 속도는 서로 다른 감속비를 통해 감소됨)

관절 모듈의 장점은 무엇입니까?

모듈화

통합 관절 모듈은 일반적으로 모듈식 설계를 채택하여 자유롭게 조합해 다자유도 로봇 팔 또는 서비스 로봇 골격을 구성할 수 있습니다.

구축 기간 단축 및 비용 절감

이는 기계 선정 및 조립에 대한 인력과 시간 투입을 줄여줍니다. 포괄적인 공급망 관리와 품질 관리 비용을 간소화하는 동시에 로봇 연구개발 및 생산 주기를 단축합니다.

기능 확장

추가 센서 장치를 통합하여 고정밀 동작 협조를 강화하고 동작 안전을 보장할 수 있습니다.

대량 생산

표준화된 생산 시스템 구축은 비용 절감에 도움이 됩니다. 표준화된 품질 관리 및 검사 시스템을 구현하면 로봇 관절의 일관된 품질을 보장할 수 있습니다.

관절 모듈의 미래는 어디로 향할까요?

메카트로닉스 관절은 1988년 카네기 멜론 대학교가 NASA를 위해 세계 최초의 메카트로닉스 관절 프로토타입을 개발한 이후 불과 수십 년의 발전 역사를 가지고 있습니다.

현재 관절 모듈은 다음 분야에 성공적으로 적용되고 있습니다:항공우주,자동 포장 기계,산업용 레이저 절단 시스템,산업용 로봇 자동화 부품,의료 로봇 장비,측정 및 시험 장치,미디어 및 통신 장비,이동형 휴머노이드 로봇,광학 장비 및 망원경,광전지 시스템,PCB 제조,반도체 생산 인공지능, 로보틱스 및 디지털 기술은 전 세계 작업장 안전 및 보건 기준을 변화시키고 있습니다.

이러한 기술은 다음을 통해 작업자 복지를 향상시킵니다:위험한 작업 자동화,물류 최적화,모니터링 역량 강화관절 모듈의 미래 발전은 신흥 응용 분야와 함께 확장되며, 다음 분야의 맞춤화를 지원할 것입니다:재료,구조 설계,정밀도 수준

HONPINE은 고객에게 포괄적인 서비스와 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.