Comment sélectionner des modules d’articulation robotique pour les bras, le torse, la tête et les jambes des robots AGV et humanoïdes

Les plateformes AGV robotiques, les pieds de levage, les pieds pliants, le torse, la tête et les deux bras ont chacun des exigences fonctionnelles différentes. Par conséquent, différents types demodules d'articulation à engrenage harmoniqueet de modules d'articulation planétaires doivent être sélectionnés en conséquence.

Cet article explique comment choisir les modules d'articulation les plus adaptés à chaque sous-système robotique.

Quelles sont les exigences fonctionnelles des différents sous-systèmes robotiques ?

1) Deux bras (épaule, coude, poignet)

Exigences clés :

Faible jeu, faible friction (pour le contrôle de force et l'apprentissage), densité de couple élevée, conception légère, capacité de passage des câbles (arbre creux ou sortie latérale) et faible bruit.

Risques critiques :

Un couple nominal insuffisant peut provoquer une surchauffe

Le jeu et la friction entraînent une instabilité du contrôle de force

Une faible répétabilité et une rigidité insuffisante peuvent provoquer des vibrations de l'effecteur terminal ou une dérive de positionnement

2) Torse (lacet / tangage / roulis de la taille, rotation du thorax)

Exigences clés :

Capacité de charge axiale et radiale élevée, rigidité structurelle, stabilité thermique et forte résistance aux chocs.

Risques critiques :

L'articulation de la taille supporte la charge et le moment combinés du haut du corps et des deux bras, ce qui exige une résistance structurelle extrêmement élevée et des systèmes de roulement de sortie robustes.

3) Tête (unité de rotation de cardan / de capteur)

Exigences clés :

Miniaturisation, faible bruit, faibles vibrations et mouvement fluide à basse vitesse pour un contrôle précis.

Risques critiques :

Le couple d'ondulation du moteur et le bruit de l'encodeur peuvent provoquer des micro-vibrations

Les interférences électromagnétiques ou celles des câbles peuvent affecter les capteurs de précision tels que les caméras et les IMU

4) Membres inférieurs

A. Pieds de levage (extension, support, ajustement de la posture)

Mises en œuvre typiques :

Des actionneurs électriques tels que des systèmes à vis à billes, des systèmes de levage entraînés par courroie, des mécanismes à crémaillère et pignon ou des structures à ciseaux. Les modules d'articulation rotatifs sont principalement utilisés pour l'actionnement auxiliaire ou l'ajustement de la posture.

Exigences clés :

Auto-verrouillage/freinage fiable, résistance aux chocs, longue durée de vie, rendement de transmission élevé, protection IP, couple élevé à basse vitesse et stabilité thermique à long terme.

B. Pieds pliants (articulations de la hanche, du genou et de la cheville)

Exigences clés :

Couple de pointe élevé, excellente résistance aux chocs, rigidité structurelle élevée, faible jeu, mécanismes de freinage/maintien fiables et protection contre les surcharges.

Exigences du module :

Ces articulations sont proches des articulations porteuses principales et exigent une forte attention à la résistance structurelle, à la conception du système de roulement et à la robustesse de l'interface de sortie.

2,Comment sélectionner les modules d'articulation pour différents sous-systèmes robotiques ?

Deux bras (épaule / coude / poignet)

Articulations du bras (épaule & coude)

Les articulations du bras exigent une densité de couple élevée, un contrôle précis du mouvement et une capacité fiable de contrôle de force. Elles doivent également avoir une structure légère et prendre en charge l'interaction homme–robot grâce à une détection intégrée.

Une densité de couple élevée permet un contrôle précis du mouvement

Le capteur de couple intégré prend en charge le contrôle de force et l'interaction homme–robot

Une conception légère et compacte est essentielle pour l'optimisation du bras robotique

Solution recommandée :

Lemoteur à engrenage harmonique TCHLest recommandé pour les articulations de l'épaule et du coude.

Torse (articulation de la taille)

Le torse (articulation de la taille) exige une rigidité structurelle élevée, un couple de sortie élevé et une forte capacité de charge, car il supporte tout le haut du corps et les deux bras. Le passage des câbles et l'intégration du système sont également essentiels.

La grande structure creuse permet le passage interne des câbles et l'intégration

Un couple de sortie élevé garantit un support stable du haut du corps

Une rigidité structurelle élevée améliore la stabilité globale du système

Solution recommandée :

Le moteur d'articulation harmonique HPJM est préféré pour le torse (taille) du robot.

Module de tête

L'articulation de la tête exige une miniaturisation, de faibles vibrations et un contrôle fluide du mouvement, en particulier pour la vision et la stabilité des capteurs.

Le fonctionnement à faible bruit garantit la stabilité des capteurs

Des vibrations minimales améliorent la précision de l'imagerie et de la perception

Un mouvement fluide à basse vitesse permet un positionnement précis

Solution recommandée :

Module d'articulation harmoniqueTCHL compact

Pieds de levage

Les pieds de levage exigent une capacité de charge élevée, un mouvement vertical fiable, une longue durée de vie et une forte résistance aux chocs pour l'ajustement de la posture et le support.

Haute fiabilité de charge en fonctionnement continu

Forte résistance aux chocs pour les mouvements dynamiques

Rendement élevé et longue durée de vie

Les systèmes d'actionnement peuvent inclure des solutions linéaires ou rotatives selon la conception.

Solutions recommandées :

Vérins électriques

Actionneurs linéaires à vis à billes

Moteur d'articulation harmonique HPJM

Prochain moteur d'articulation planétaire HPJM

Pieds pliants (articulations de la hanche & du genou)

Les articulations de la hanche et du genou exigent un couple de pointe extrêmement élevé, une rigidité structurelle élevée et une forte résistance aux chocs, car ce sont les principales articulations porteuses lors de la locomotion.

Couple de pointe élevé pour les mouvements dynamiques

Rigidité structurelle élevée pour le support de charge

Capacité fiable de freinage ou de maintien

Forte résistance aux chocs pour les conditions de marche et de course

Solution recommandée :

Lemoteur d'articulation harmonique HPJM est le choix privilégié pour les articulations de jambes à forte charge.

Résumé des principes de sélection des articulations robotiques

La sélection du module d'articulation robotique doit être basée sur les facteurs d'ingénierie clés suivants : exigences de couple, exigences de précision, résistance aux chocs, stratégie de contrôle (contrôle de force vs contrôle de position), contraintes d'espace structurel, optimisation des coûts

Pour des conseils détaillés sur la sélection des modules d'articulation et des solutions robotiques personnalisées, veuillez nous contacter.

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