力制御対応ハーモニック関節モジュール：ロボットの商用化を実現する重要なソリューション

HONPINE力制御対応ハーモニック関節モジュールは、ロボットが高精度な位置決めだけでなく、より高度な機能を必要とするロボット商用化の次の段階を支援するために設計されています。HAGシリーズはトルク閉ループ制御を採用し、トルクセンシングを関節に統合しています。これにより、出力部での360°連続回転、より高精度なトルク制御、およびリアルタイムのトルクフィードバックを実現します。

リアルタイムの力情報により、ロボットは外部荷重により自然に応答し、人、物体、および作業環境とのよりコンプライアントな相互作用を実現できます。

力制御対応ロボット関節モジュールを選ぶ理由

重力補償ティーチング時の「手を添えて動かす」ような感覚、人型ロボットの着地時に必要な衝撃吸収、研磨時に求められる精密な接触制御は、いずれも同じ基本能力に依存しています。それは、ロボット関節が出力トルクをどれだけ正確かつ迅速に測定・制御できるかということです。

従来の位置制御システムでは、運動フィードバックは従来、エンコーダデータを中心としていました。ロボットが力制御および物理的相互作用へと進化するにつれ、トルクフィードバックの重要性はますます高まっています。トルクフィードバックの取得方法は、関節モジュールの制御性能、機械的統合、コスト構造、および寸法制約に直接影響します。

力制御対応関節モジュールは、ロボットに位置情報以上のものを提供します。システムはトルクをリアルタイムで検知し、変化する荷重に応じて関節出力を調整できるため、コンプライアントな動作と物理的相互作用の基盤を構築します。

力制御対応ハーモニック関節モジュールは大型化が必要ですか？

トルクセンサーを統合しても、必ずしも関節モジュールを大型化する必要はありません。

HONPINEはトルクセンサーを関節モジュールに直接統合しており、力制御対応構成と非力制御構成で同一の外形寸法を維持できます。これにより、お客様はロボットの機械構造を大幅に変更することなく、構成を選択または切り替えることができます。

HONPINE力制御対応関節モジュールの主な仕様

• 統合型トルクセンシング

• トルク閉ループ制御

• 1%未満のトルク制御精度

• 50 Hzのトルク帯域幅

• 360°連続出力回転

• コンパクトな統合型関節アーキテクチャ

力制御対応版と非力制御版で一貫した機械的寸法

力制御対応関節モジュールがロボット開発に重要な理由

膝、肩、肘、手首などの人間の関節は、単なる骨同士の機械的な接続部ではありません。筋肉や周囲の環境によって生じる力に継続的に応答しながら、動きを協調させています。

例えば、壊れやすいガラスを持つとき、人の手は物体の重量と抵抗に応じて加える力を自然に調整します。筆で文字を書くとき、手首は力と角度を継続的に調整し、制御された動きを生み出します。

ロボットにも、物理世界と相互作用する際に、同様の能力がますます求められています。

より制御された動作を実現する精密な力覚検知

高精度な力制御対応関節は、関節に作用するトルクに関するリアルタイム情報を提供できます。これにより、ロボットコントローラは、あらかじめ定義された位置軌道だけに依存するのではなく、外部荷重の変化に応答できます。

この機能は、以下のような用途で有用です。

• 精密組立

• 接触検出

• ロボット研磨・研削

• 人・ロボット相互作用

• 重力補償

• 衝突検出

• コンプライアントマニピュレーション

例えば、精密組立では、ロボットは動作を継続する前に接触や挿入抵抗を検出する必要がある場合があります。トルクフィードバックは、制御システムがそれに応じて関節動作を調整するのに役立つ追加情報を提供します。

力制御により、よりコンプライアントなロボット相互作用を実現

従来の位置制御は、ロボットが予測可能で構造化された環境で動作する場合に非常に効果的です。しかし、新たに登場する多くのロボット用途では、不確実な接触条件が伴います。

ロボットが人と相互作用する、物体を把持する、表面に接触する、または接触を伴うプロセスを実行する場合、あらかじめ定義された位置に到達するだけでは十分ではないことがあります。

力制御対応関節は、もう一層のフィードバックを提供し、ロボットが外力に応答してよりコンプライアントな動作を実現できるようにします。

これは特に以下に関連します。

• 人型ロボット

• 協働ロボット

• 器用なマニピュレーション

• ロボット組立

• 研磨および表面仕上げ

• サービスロボット

統合型関節モジュール：ロボット内部のコンパクトな「マイクロシステム」

統合型ロボット関節モジュールは比較的小型の部品ですが、複数の重要技術を搭載できます。

一般的な統合型関節モジュールには、以下を組み合わせることができます。

• モーター

• ハーモニック減速機

• エンコーダ

• トルクセンサー

• 駆動電子回路

• ブレーキ

• 通信インターフェース

• 制御コンポーネント

これらのコンポーネントを単一の関節レベルプラットフォームに統合することで、メーカーはシステムの複雑さを低減し、機械的および電気的な統合を簡素化できます。

高精度ロボット用途向け統合型トルクセンシング

統合型トルクセンサーを追加することで、関節モジュールは従来の位置フィードバックを超える追加のセンシング能力を得ます。

制御システムは、関節に特定の位置への到達を指令するだけでなく、関節で発生するトルクを監視し、荷重の変化に応答することもできます。

これにより、特にロボットが環境と物理的に相互作用する必要がある場合に、より柔軟な制御戦略の基盤が提供されます。

HONPINE HAG ハーモニックロボット関節モジュール

HONPINE HAGおよびHAUシリーズは、ハーモニック伝達、モーター、センシング、および制御技術をコンパクトなロボット関節モジュールに統合しています。

統合型トルクセンシング、トルク閉ループ制御、1%未満のトルク制御精度、および50 Hzのトルク帯域幅を備えた力制御対応構成は、従来の位置制御を超える性能が求められるロボット用途向けに設計されています。

力制御対応構成と非力制御構成で同一の外形寸法を維持できることは、同じ機械プラットフォーム上で異なる製品構成を開発する際に、ロボットメーカーへより大きな柔軟性を提供します。

力制御対応ハーモニック関節モジュールの用途

力制御対応ハーモニック関節モジュールは、物理的接触、変動荷重、またはコンプライアントな動作を伴うロボット用途に特に適しており、以下が含まれます。

• 人型ロボット

• 協働ロボット

• ロボット研磨・研削

• 精密組立

• 器用なロボットマニピュレーション

• 人・ロボット相互作用

• サービスロボット

HAGロボット関節モジュールソリューションについてHONPINEへお問い合わせください

HONPINE HAGハーモニックロボット関節モジュールおよび力制御対応関節ソリューションの詳細については、技術資料およびアプリケーションサポートに関してHONPINEまでお問い合わせください。