一体型ハーモニック／遊星ロボット関節モーター／アクチュエータ／モジュール

ホローシャフトケーブル配線は、電源ケーブル、エンコーダーワイヤ、通信ケーブルを外部に配線する代わりに、ロボット関節アクチュエータの中心を直接通すことを可能にする構造設計です。
この設計には、いくつかの重要な利点があります:
ケーブルのねじれと絡まりを防止する
ケーブルを摩耗や機械的損傷から保護する
ケーブル干渉なしで連続的な関節回転をサポートする
ロボットの信頼性を向上させ、保守を簡素化する
よりすっきりとしてコンパクトなロボット設計を実現する
ヒューマノイドロボット、協働ロボット、四足歩行ロボットにおいて、ホローシャフト技術は高性能ハーモニックドライブモジュールおよび先進的なロボット関節モーターの重要な特長となっています。

いいえ。
中空シャフトは、強度を妥協したものではなく、入念に設計された構造上の特徴です。現代のロボット関節アクチュエータは、高い剛性を維持しながら内部ケーブル配線を可能にするために、高度な有限要素解析（FEA）と最適化された構造工学を用いて設計されています。
中空設計により、アクチュエータの定格トルクや負荷能力を低下させることなく、配線をよりすっきりさせ、設置の柔軟性を高めることができます。
その結果、現在の高性能ハーモニックアクチュエータ、ハーモニックモーター、ロボット関節モジュールは、軽量構造、優れた剛性、信頼性の高い機械的強度を兼ね備えており、ヒューマノイドロボット、産業用ロボット、協働ロボット、その他の精密ロボットシステムに適しています。

大規模製造能力の継続的な拡大と継続的な技術革新により, HONPINEは, 信頼性が高く, 量産可能で, コストパフォーマンスの高い製品を提供するだけでなく, ヒューマノイドロボットおよび身体性知能ロボットの産業化を加速することも目指しています.

HONPINEハーモニック関節モーターの特長:
高トルク出力
高精度
高減速比
コンパクト構造
低騒音
低振動
これらは特にロボットアーム関節に適しており、そこでは精度、力制御、軽量設計に対する極めて高い要求が重要です。

ほとんどのモデルについて、HONPINEは納期を1か月以内に管理できます。ごく一部の製品は、注文需要の急増により生産スケジュールの調整下にある場合があります。私たちは生産能力を高めるため、継続的に生産規模を拡大しています。

ロボットジョイントアクチュエータを選定する際には、いくつかの重要な性能指標を考慮する必要があります:
トルク密度
高品質のロボットジョイントモーターは、コンパクトで軽量な設計の中で高出力トルクを提供し、ロボットの効率とペイロード能力を最大化する必要があります。
高精度位置決め
低バックラッシュュュと優れた繰り返し精度は、組立、検査、医療ロボティクスなどの精密作業にとって重要です。高級なハーモニックアクチュエータは、滑らかな動作と高精度な位置決めを実現します。
耐用年数
長い稼働寿命と安定した性能は、要求の厳しい環境で継続的に稼働する産業用ロボットにとって不可欠です。
熱性能
効率的なハーモニックドライブモジュールは、連続運転中に安定した動作温度を維持し、精度の維持と部品寿命の延長に役立つ必要があります。
これら4つの要素を総合的に評価することで、ユーザーは長期的なロボット用途に適した信頼性の高いロボットジョイントアクチュエータを特定できます。

当社のハーモニックドライブモジュールは,高精度16-bitエンコーダ分解能を備えており,1回転あたり65,536の離散位置を提供します。これは,モーター端で卓越した高精度位置決めを実現するために,360°の全回転が極めて細かい増分に分割されることを意味します。

HONPINEの標準ロボット関節モジュールには統合トルク測定は含まれていませんが, 外部トルクセンサーを統合することでトルクセンシング要件に対応できます。カスタマイズされたソリューションについては, 当社の技術チームまでお問い合わせください。

当社の統合ドライバシステムは非常にコンパクトな設計であるため, HONPINEの現行ロボット関節モジュールには汎用I/Oピンが含まれていません. この合理化された設計により, ロボット用途において最適な省スペース化が可能になります.

すべてのモジュールバリアントの質量および容積を含む完全な機械仕様は、当社のModel Selection Brochureでご覧いただけます。リソースセクションからパンフレットをダウンロードするか、特定の寸法要件については当社の営業チームまでお問い合わせください。

CANプロトコルに基づき、単一モーターは各送受信に0.5msを必要とします。複数のモーターの場合、この時間はそれに応じて累積されます。

はい。マルチターンアブソリュートエンコーダーを採用しています。しかし、出力側に減速機があるため、マルチターン位置カウントを保持するにはエンコーダーバッテリーが必要です。カスタマイズに対応しており、エンコーダーバッテリーありまたはなしのモーターを選択できます。

基本的に, 1つのメインコントローラで4つのモジュールを処理できます。通常の通信サイクルは送信ごとに0.5msですが, この間隔が常に維持されるわけではありません—for instance, アラーム状態や同様の条件では高周波サンプリングは不要です。

ハーモニック関節モジュールは, ハーモニック減速機の高い減速比 (typically 50–160:1) と低バックラッシュュ (less than 1 arcmin（分）) によって, ロボット関節の精密な位置制御とトルク制御を実現します.
さらに, このモジュールはエンコーダーとトルクセンサーを統合しており, ±0.1 N·m の精度でリアルタイムのトルク調整を可能にするため, 柔軟でコンプライアンス性が求められる組立作業に非常に適しています.

ハーモニック関節モジュールは、ロボット関節の回転運動を支え、最大 ±0.001° の繰り返し高精度位置決めを実現します.
コンパクトな空間で高いトルク密度 (>100 N·m/kg) を発揮し、次のような用途に最適です:
ヒューマノイドロボットの関節
溶接およびハンドリングロボット
医療機械
産業用自動化設備
電動駆動システム
サービスロボットおよびその他のロボットシステム

中空シャフト設計により、ケーブル, 空気圧ライン, または信号線を中心を通して配線でき、ジョイントの直径を抑え、ケーブル配線をより簡単で信頼性の高いものにします。これにより配線の複雑さが大幅に低減され、ロボット用途におけるシステム全体の統合性が向上します。

主要パラメータ
16-bit 解像度: モーター1回転あたり 65,536 パルス。
減速比: 例, 101:1 はモーターが 101 回転するごとに出力が 1 回転することを意味します。
出力速度
出力速度 = モーター速度 ÷ 減速比。
例: モーターが 1 rev/sec (65,536 pulse/sec) で, 減速比が 101:1 の場合 → 出力は 101 秒で 1 回転します。
単位換算
Rad/s の換算:
1 rad/s ≈ 57.3 °/s
1 rad/s ≈ 9.55 rpm
Pulse/s ↔ rpm (16-bit エンコーダー):
1 rpm ≈ 1092.27 pulse/s
1 pulse/s ≈ 1/1092.27 rpm
注: 計算は物理的関係に基づいています。例として, 1 rad/s = 60/(2π) rpm。

ロボット関節アクチュエータは,ハーモニックドライブ減速機,サーボモーター,エンコーダ,ブレーキ,コントローラー,精密ベアリングをコンパクトなモジュールに統合したモーションコントロールユニットです。ハーモニックドライブ一体型アクチュエータ,ロボット駆動関節モジュール,一体型ロボット関節,ロボット回転アクチュエータモジュールとも呼ばれ,現代のロボットにおける中核的なトルク伝達システムとして機能します。

モジュール構造により,複数のハーモニックギア関節モジュールを組み合わせて,複数の自由度を持つロボットアーム,ヒューマノイドロボット,外骨格,サービスロボット,カスタム自動化装置を構築できます。
小型モデルは次の用途で広く使用されています:カメラジンバル,UAVおよびドローン,点検ロボット,医療機器
大型モデルは次の用途に最適です:産業用ロボットアーム,ヒューマノイドロボット,協働ロボット,移動ロボット,物流ロボット
,特殊用途ロボット,CNC自動化装置

ヒューマノイドロボットの急速な発展は、ハーモニックロボット関節およびロボット関節アクチュエータの継続的な革新を促進しています。ロボットの肩、肘、手首、腰、脚の中核となる運動ユニットとして、最新のハーモニックアクチュエータシステムは、より軽量で、よりコンパクトで、より高出力になっています。先進的な設計により、重量と設置スペースを削減しながら、トルク密度、高精度位置決め、動作性能が向上します。同時に、最適化された歯形、高強度材料、改良された潤滑、シーリング、熱管理により、耐久性、耐衝撃性、耐用寿命が向上します。これらの進歩により、ヒューマノイドロボットは産業、サービス、研究用途において、より精密で、信頼性が高く、人間らしい動作を実現できます。

高精度 多歯かみ合いにより伝達誤差を分散し、優れた高精度位置決めと極めて低いバックラッシュを実現します。
大きな減速比 単段減速比は通常30:1から320:1の範囲で、カスタム設計では1000:1を超えます。
コンパクトサイズ 従来のギアボックスと比較して、コンパクトなロボット関節モジュールは同等のトルク出力を維持しながら、寸法を大幅に小型化できます。
高集積化 ハーモニックドライブ一体型関節は、モーター、減速機、エンコーダ、ブレーキ、コントローラを単一のコンパクトなパッケージに統合し、設置を簡素化します。
滑らかな動作 低い歯面すべり速度により振動と衝撃を最小限に抑えながら、69%から96%の伝達効率を維持します。

HPJM ハーモニックドライブモジュールは、異なる安全アプローチを採用しています。STOの代わりに、電源が切断されると自動的に作動して回転を直ちに停止させる、信頼性の高い内蔵電磁ブレーキシステムを組み込み、安全な動作を確保しています。

新しい2026 HONPINE HAGハーモニックドライブロボット関節モーターは、STO機能を備えています。HAGシリーズの詳細情報については、お問い合わせください。

ハーモニックドライブアクチュエータは卓越した精度を提供しますが, 一定の工学的制限もあります.
耐衝撃性の制限
フレックススプラインは継続的に弾性変形を受けるため, ハーモニックトランスミッションは, ロボットのジャンプ, 走行, または転倒など, 頻繁な衝撃を伴う用途にはあまり適していません.
より低いねじり剛性
遊星ギアボックスまたはRV減速機と比較すると, ハーモニックドライブは一般的にねじり剛性が低くなります.
熱管理の課題
高度に一体化されたアクチュエータ設計では放熱に利用できるスペースが減少するため, 最適化された冷却戦略が必要です.
減速比の制約
ハーモニックドライブは一般的に, 約35:1未満の減速比を必要とする用途には推奨されません.

ハーモニックドライブアクチュエータは卓越した精度を提供しますが, 一定の工学的制限もあります.
耐衝撃性の制限
フレックススプラインは継続的に弾性変形を受けるため, ハーモニックトランスミッションは, ロボットのジャンプ, 走行, または転倒など, 頻繁な衝撃を伴う用途にはあまり適していません.
より低いねじり剛性
遊星ギアボックスまたはRV減速機と比較すると, ハーモニックドライブは一般的にねじり剛性が低くなります.
熱管理の課題
高度に一体化されたアクチュエータ設計では放熱に利用できるスペースが減少するため, 最適化された冷却戦略が必要です.
減速比の制約
ハーモニックドライブは一般的に, 約35:1未満の減速比を必要とする用途には推奨されません.

ハーモニックドライブ式ロボットアクチュエータモジュールを選定するには, トルク密度, 繰り返し精度, 制御アーキテクチャ, 機械設計, 通信能力, 環境信頼性などの主要な性能要因を評価する必要があります. 高いトルク密度は, システム全体の重量を低減しながら可搬質量を向上させます. また, 精密用途では通常, ≤15–20 秒角までの繰り返し精度レベルが求められます. 高度なモジュールでは, バックラッシュュや伝達誤差を補正し, 動作精度を向上させるために, デュアルアブソリュートエンコーダによるクローズドループ制御が採用されることがよくあります. 中空軸構造により内部配線が可能になり, 統合性と信頼性が向上します. EtherCAT や CAN FD などの産業用通信プロトコルと高周波サーボ制御により, 高速で安定した性能が確保されます. さらに, 信頼性の高いアクチュエータシステムは, 長期的な産業用途での安定性を確保するために, 温度範囲, 疲労寿命, 過負荷, 衝撃, 振動, IP保護に関する厳格な試験に合格する必要があります.

最新のロボット用ハーモニックアクチュエータ技術は、三つの主要な開発方向に重点を置いています.
軽量な一体構造
マグネシウム合金, 軽量ハウジング, 最適化された機械レイアウトを採用することで, メーカーはアクチュエータの長さを短縮しながら軽量化を継続しています.
より高い精度とより大きな出力密度
モーター設計, ハーモニック減速機, エンコーダ分解能, サーボアルゴリズムの継続的な改善により、トルク密度, 高精度位置決め, 動的応答が向上しています.
信頼性の向上
フレックススプライン材料, 歯形の最適化, 熱処理, シーリング技術, 潤滑システムの進歩により、過酷な産業条件下での耐久性が大幅に向上しています.

遊星歯車システムやRV減速機との競争が激化しているにもかかわらず, ハーモニックドライブ精密アクチュエータシステムは, 次の要件が求められる用途では依然として置き換えが困難です:

ゼロまたは超低バックラッシュュ
高い高精度位置決め
コンパクトな一体型設計
軽量なロボット関節

ヒューマノイドロボットでは下半身の関節により高い耐衝撃性が求められるため, 股関節や脚部では遊星減速機の採用が増えています. しかし, ハーモニックドライブロボットモジュールは, ロボットアーム, 手首, 協働ロボット, 医療ロボット, サービスロボットなど, 精度が重視される用途で引き続き主流となっています.

ある技術が別の技術を置き換えるのではなく, 業界は用途別の駆動系選定へと移行しており, ハーモニック, 遊星, RVの各ソリューションが共存し, さまざまなロボットシステムに合わせて性能を最適化しています.

ロボット関節モジュールは、ロボット関節モーター、ハーモニックドライブ減速機、サーボドライブ、デュアルエンコーダ、ブレーキ、センサーをコンパクトなアクチュエータシステムに統合した、高度に統合されたモーションコントロールユニットです。ロボット関節アクチュエータまたはハーモニックアクチュエータとも呼ばれ、ロボットの動作精度、トルク出力、動的応答、および全体的な信頼性を直接左右します。ヒューマノイドロボット、協働ロボット、四足歩行ロボット、および産業自動化システムにおいて、ハーモニックドライブモジュールの品質はロボット全体の性能に大きな影響を与えます。一般的なヒューマノイドロボットには30個以上のロボット関節アクチュエータが必要となる場合があり、関節モジュールはロボット全体の中で最も価値が高く重要なコンポーネントの1つとなっています。