HONPINE TCHLハーモニック関節モジュール：ロボットの力制御と実際の活用事例

皆さま、こんにちは。HONPINEのテクニカルディレクター、Theodore Liです。

HONPINETCHLハーモニックジョイントモジュールは、双腕ヒューマノイドロボット、単腕のコンプライアント力制御、車輪型ヒューマノイドロボットの折りたたみ式腰部機構など、幅広いロボットのモーション制御用途に導入されています。統合型モーションコンポーネントとして、ロボティクス、インテリジェント製造、産業オートメーションなど、幅広い用途に対応します。

コアコンポーネントから統合型モーションユニットまで、HONPINEは多様な製品ラインアップと実際の動作デモを通じて、さまざまなロボット用途における精密伝動技術の可能性をご紹介します。

TCHLハーモニックジョイントモジュールは、どのように双腕協調を支えるのでしょうか？

単体のジョイントを静的に紹介するデモと比べ、双腕デモでは、統合型ジョイントモジュールがロボット機構全体の中でどのように機能するかを、より直感的に確認できます。

HONPINEのTCHLハーモニックジョイントモジュールシリーズは、ハーモニック減速機、フレームレス・トルクモーター、エンコーダー、ドライブ制御システムをコンパクトな一体構造に統合しています。これらのモジュールは、ヒューマノイドロボットをはじめとする軽量ロボットシステムの中核的なモーションユニットとして機能します。

ヒューマノイドロボットや協働ロボットの進化に伴い、トルクセンシングとコンプライアント制御は、ロボットジョイントの性能においてますます重要になっています。これらの機能により、ロボットは外力に応答し、周囲とのより柔軟なインタラクションを実現できます。

単腕のコンプライアント力制御は、精密な動作にとどまらず、どのように外力の検知へと広がるのでしょうか？

ヒューマノイドロボットや協働ロボットの普及が進むにつれ、外力を検知し、コンプライアントな動作を実現する能力の重要性が高まっています。

HONPINEは、単腕の力制御を動的に実演し、ゼロフォースドラッグと衝突保護という2つの主要機能をご紹介します。

ゼロフォースドラッグモードでは、オペレーターがロボットアームを手で直接誘導でき、アームはわずかな抵抗で外力に追従します。この機能は、手動ティーチングやコンプライアントなロボット動作に役立ちます。

アームが外部からの衝突や予期しない抵抗に遭遇すると、システムは外力の変化を検知して適切な保護応答を開始し、意図しない衝撃のリスク低減を支援します。

このデモでは、ジョイントモジュールに統合されたトルクセンサーを使用してトルク情報を取得します。ジョイントの摩擦、慣性、重力などのパラメーターを同定・補償することで、関節座標系でのコンプライアント制御を実現します。

動作の実行にトルクセンシングとインタラクティブ制御を組み合わせることで、HONPINEのTCHLハーモニックジョイントモジュールは、ロボットジョイントの機能をさらに拡張します。

単軸の力制御インタラクションで、トルクの変化をどのように可視化できるのでしょうか？

トルクセンサーを内蔵したジョイントモジュールは、実際の出力トルクをリアルタイムでフィードバックし、目標値に基づく閉ループ制御によって応答を調整できます。

このデモでは、トルクフィードバックと制御性能を確認しやすくし、ジョイントモジュールが動作中に外力をどのように検知し、トルクを調整するかを理解できるようにします。

お客様ごとの開発要件に対応するため、HONPINEのTCHLハーモニックジョイントモジュール用ソフトウェアは、EtherCAT通信によるCST電流／トルク制御、CSFトルク閉ループ制御、MIT制御モードに対応し、ロボットのコンプライアント制御や二次開発に複数の選択肢を提供します。

これらの制御方式により、開発者は用途の要件や制御アーキテクチャに応じて、動作やトルクを調整するさまざまな方法を検討できます。

車輪型ロボットの腰部機構におけるTCHLハーモニックジョイントモジュール

ここでは、車輪型ロボットの腰部機構におけるHONPINEのTCHLハーモニックジョイントモジュールの適用例をご紹介します。

このソリューションでは、軽量なTCHL-32シリーズのハーモニックジョイントモジュールを搭載した4自由度の折りたたみ構造を採用しています。最大可搬質量は30 kg、構造質量は14 kgで、保護等級はIP54です。

多関節構成とコンパクトな機械設計により、このデモでは、構造荷重を支えながら関節運動を実現するロボットの腰部機構に、ハーモニックジョイントモジュールを組み込む方法を紹介します。

この設計は、車輪型ヒューマノイドロボット、移動マニピュレーションロボットなどのプラットフォームにおける腰部機構開発の実用的な参考例となります。コンパクトな構造に複数の統合型モーションユニットを組み合わせることで、ロボット機構設計の可能性をさらに広げます。

次世代のロボティクスとインテリジェント機器を支える

ロボット業界では、より高い精度、軽量化、優れた統合性、さらなる信頼性が求められ続けています。HONPINEは、精密製造と拡張性のある生産能力を活用しながら、コア技術の進歩に取り組んでいます。

初期開発や検証から量産展開まで、製品開発の全段階でお客様を支援し、実際のロボット用途におけるエンジニアリング上の課題解決に貢献します。

ハーモニック減速技術における中核的な専門知識を基盤に、HONPINEは精密伝動製品、統合型ジョイントモジュール、ロボット用モーションコンポーネントの製品ラインアップを今後も拡充していきます。

信頼性の高い製品、継続的な技術革新、製造能力を通じて、HONPINEはロボティクスとインテリジェント機器のさらなる発展を支援していきます。