Module articulé harmonique ultra-compact avec arbre creux de 6 mm

Découvrez le module de joint harmonique HPJM de HONPINE, un actionneur de joint robotique intégré ultra-compact conçu pour les applications où l’espace d’installation, le cheminement des câbles et la précision de la commande de mouvement sont essentiels. Malgré sa taille compacte et son haut niveau d’intégration, ce module est doté d’un trou traversant de 6 mm permettant le passage interne des câbles. Il convient aux robots humanoïdes, aux drones, aux plateformes optiques et aux systèmes d’automatisation de précision nécessitant des joints rotatifs compacts et performants.

Dans cet article, Theodore Li, directeur technique chez HONPINE, présente les principales spécifications, la conception structurelle et les avantages techniques du module de joint harmonique HPJM.

Module de joint harmonique HONPINE HPJM : principales spécifications

Le module de joint harmonique HONPINE HPJM, identifié sur le plan technique sous la référence HPJM-RE30-40-PRO-XXX-2E-EC, associe une conception compacte à arbre creux, un retour d’information par double codeur et une architecture mécatronique hautement intégrée (MEA).

Ses principaux avantages structurels comprennent un trou traversant de 6 mm pour le passage des câbles, un moteur et un système d’entraînement intégrés, ainsi qu’une configuration à double codeur conçue pour assurer une commande précise des mouvements.

Pourquoi choisir le module de joint harmonique HONPINE HPJM ?

1. Conception mécatronique hautement intégrée

Le HPJM intègre un réducteur harmonique, un moteur couple sans bâti, un codeur 16 bits et un variateur FOC (commande orientée champ) dans un boîtier compact de Ø57 × 60.5 mm.

Au lieu de sélectionner et d’intégrer séparément un moteur, un réducteur, un codeur et un variateur, les clients disposent d’un module de joint hautement intégré, conçu pour simplifier le développement des systèmes. Cela peut réduire le travail d’adaptation des composants, raccourcir le temps d’intégration et accélérer le développement des robots.

Pour les fabricants de robots, cette architecture intégrée contribue à rationaliser la conception mécanique et électrique tout en réduisant la complexité de l’assemblage et de la mise en service au niveau des joints.

2. Trou traversant de 6 mm pour le passage interne des câbles

L’une des principales caractéristiques du HPJM est son arbre creux de Ø6 mm, qui comporte un trou traversant permettant de faire passer des câbles et, lorsque la conception de l’application le permet, des conduites pneumatiques au centre du joint.

Le passage interne contribue à réduire les interférences avec les câbles externes et peut limiter leur torsion ou leur accrochage pendant la rotation du joint, en fonction de leur cheminement et de la plage de rotation autorisée.

Cette caractéristique est particulièrement utile dans les robots humanoïdes et les systèmes robotiques compacts, où plusieurs câbles doivent traverser des structures de joint soumises à de fortes contraintes d’espace. Par rapport à une conception non creuse de dimensions similaires, une configuration avec trou traversant offre davantage de flexibilité pour le passage interne des câbles.

3. Deux interfaces EtherCAT pour une connexion en chaîne

Le plan technique indique deux connecteurs EtherCAT : EtherCAT_Input et EtherCAT_Output, utilisant des connecteurs X1002WVS-04L.

Cette configuration d’entrée/sortie prend en charge une connexion en chaîne, permettant de raccorder plusieurs modules de joint en série au lieu d’utiliser un câble de communication point à point distinct pour chaque joint.

Pour les robots humanoïdes comptant plus de 20 joints, une architecture en chaîne peut contribuer à réduire la complexité du câblage et à simplifier le câblage du système.

La version PRO comprend également une interface distincte de téléchargement du micrologiciel, permettant de mettre à jour le micrologiciel de chaque module sans dépendre exclusivement de la connexion de communication principale.

La topologie réseau réelle, le nombre de nœuds pris en charge et les procédures de mise à jour du micrologiciel doivent être vérifiés en fonction du modèle choisi et de la configuration du contrôleur.

4. Interfaces électriques montées à l’arrière

Le connecteur d’alimentation, les interfaces de communication et le port de téléchargement du micrologiciel sont regroupés sur la face arrière du module. Le plan indique que le connecteur d’alimentation est de type A1257WV-S-2P.

Cette disposition à l’arrière laisse la bride de sortie et les surfaces radiales libres de connecteurs saillants et de sorties de câbles externes. Elle peut simplifier l’intégration mécanique, réduire les interférences avec les structures environnantes et faciliter la conception du boîtier.

Pour les joints robotiques nécessitant de grands mouvements angulaires ou une installation dans un boîtier de bras compact, cette disposition offre une plus grande flexibilité pour le positionnement des connecteurs et la gestion des câbles.

La conception finale doit toutefois tenir compte du dégagement nécessaire autour des connecteurs, du rayon de courbure des câbles, de la gestion thermique et de la plage de rotation prévue.

5. Brides de montage symétriques pour une installation flexible

Le HPJM est doté d’interfaces de montage symétriques aux deux extrémités, ce qui contribue à simplifier l’intégration mécanique dans différentes positions de joint du robot.

D’après les informations du plan fourni, la configuration de montage comprend des cercles de perçage de Ø38 mm et Ø37.5 mm, huit trous taraudés M2.5 et trois trous traversants M2.

Cette disposition symétrique permet d’adapter le même module de joint à différentes orientations de montage et pourrait convenir aux applications de joints d’épaule, de coude, de poignet et de hanche, sous réserve des exigences mécaniques propres à chaque joint.

Pour les fabricants de robots, une interface de montage commune peut contribuer à réduire le nombre de variantes mécaniques, à simplifier la gestion des pièces de rechange et à améliorer la modularité d’une plateforme robotique.

6. Faible jeu et capacité élevée au couple de choc

Le HPJM utilise une technologie de transmission harmonique, connue pour ses faibles caractéristiques de jeu. Les spécifications fournies indiquent une précision de positionnement en sortie d’environ 0.67 arcmin et une capacité au couple de choc d’environ 1.8 fois le couple nominal.

Ces caractéristiques peuvent être avantageuses dans les applications robotiques comportant des inversions fréquentes de sens, des accélérations et décélérations ainsi que des charges mécaniques transitoires.

Toutefois, le jeu, la précision de positionnement, la répétabilité et le mouvement perdu sont des indicateurs de performance différents. Les performances réelles en sortie dépendent du modèle choisi, des conditions de charge, de la configuration de commande et de la méthode de mesure. De même, le couple de choc admissible doit être interprété conformément aux conditions nominales du fabricant et ne doit pas être considéré comme un couple de fonctionnement continu.

Pour des applications telles que les robots humanoïdes et les équipements d’automatisation de précision, les ingénieurs doivent évaluer ces paramètres conjointement avec le couple nominal, le couple de pointe, la rigidité en torsion, la vitesse et les performances thermiques.

Applications du module de joint harmonique HONPINE HPJM

Robots humanoïdes

Les robots humanoïdes nécessitent des modules de joint compacts, capables de s’intégrer dans l’espace limité des membres tout en assurant une commande précise des mouvements et un passage intégré des câbles. Le boîtier compact, l’arbre creux et l’architecture à entraînement intégré du HPJM en font un candidat pour les conceptions de joints d’épaule, de coude, de poignet et de hanche, sous réserve des exigences de couple et de dynamique de chaque joint.

Drones et systèmes robotiques compacts

Dans les plateformes robotiques compactes et certains mécanismes liés aux drones, l’espace d’installation et l’intégration des composants constituent des considérations de conception importantes. Un module de joint harmonique intégré peut simplifier l’assemblage de mécanismes rotatifs lorsque son poids, son couple, sa vitesse et ses exigences de puissance sont adaptés à l’application.

Plateformes optiques et automatisation de précision

Les systèmes de positionnement optique et les équipements d’automatisation de précision peuvent nécessiter des entraînements rotatifs compacts, offrant un mouvement contrôlé et un positionnement répétable. Le HPJM peut être évalué pour ces applications en fonction de la précision angulaire requise, des caractéristiques vibratoires, du profil de mouvement et des conditions environnementales.

Le module de joint harmonique HONPINE HPJM associe une structure compacte à arbre creux, des composants moteur et variateur intégrés, une architecture à double codeur et une connectivité EtherCAT au sein d’une même solution de joint rotatif.

Son trou traversant de 6 mm facilite le passage interne des câbles, tandis que ses connecteurs montés à l’arrière et ses interfaces de montage symétriques offrent une grande flexibilité d’intégration mécanique. Ces caractéristiques font du HPJM une solution à envisager pour les robots humanoïdes, les systèmes robotiques compacts, les plateformes optiques et les applications d’automatisation de précision.

Si vous développez un joint robotique compact ou recherchez un actionneur de joint harmonique intégré, contactez HONPINE pour obtenir des spécifications détaillées, des plans techniques et une assistance dans le choix du modèle.