Robotyka mobilna zyskuje bardziej kompaktowy moduł napędowy

Electromate wprowadził wysokowydajny przegub maxon HEJ 90 — ściśle zintegrowany aktuator zaprojektowany z myślą o robotyce mobilnej nowej generacji. Urządzenie łączy silnik, przekładnię, elektronikę napędową i układy pomiarowe w szczelnej konstrukcji stworzonej do pracy w rzeczywistych warunkach ruchu.

Premiera ta odzwierciedla rosnący trend w branży, zmierzający w kierunku w pełni zintegrowanych przegubów robotycznych. Inżynierowie coraz częściej stawiają na efektywność energetyczną, ograniczenie okablowania i wysoką gęstość mechaniczną zamiast modułowych zestawów aktuatorów.

Gęstość momentu obrotowego spotyka się z kompaktową konstrukcją elektromechaniczną

HEJ 90 zapewnia maksymalny moment obrotowy do 140 Nm, a w specjalnie dostrajanych konfiguracjach wartość ta może być jeszcze wyższa. Taki poziom osiągów zdecydowanie plasuje go w klasie kompaktowych aktuatorów robotycznych do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości.

Mimo osiągów przegub zachowuje kompaktową formę, a jego masa nie przekracza 2 kg. Taki kompromis pozwala inżynierom projektować lżejsze roboty kroczące i kołowe bez rezygnacji z dużej siły wyjściowej.

Sprawność urządzenia sięga 86 procent, ograniczając straty cieplne podczas ciągłej pracy. Ma to kluczowe znaczenie w autonomicznych platformach zasilanych akumulatorowo.

Zintegrowany układ napędowy w szczelnej obudowie

HEJ 90 integruje silnik bezszczotkowy, precyzyjną przekładnię, elektronikę serwonapędu i systemy sprzężenia zwrotnego w jednej obudowie. Eliminuje to zewnętrzne okablowanie napędu i ogranicza złożoność montażu na poziomie całego systemu.

Podwójna komunikacja umożliwia sterowanie w czasie rzeczywistym w rozproszonych architekturach. Inżynierowie mogą wdrażać zsynchronizowany ruch wieloosiowy bez oddzielnych szaf napędowych.

Przegub obsługuje pętle sterowania oparte na EtherCAT z krótkimi cyklami aktualizacji. Poprawia to szybkość reakcji ruchu w dynamicznych środowiskach, takich jak nierówny teren lub przestrzenie współpracy człowieka z robotem.

Warunki terenowe wyznaczają priorytety projektowe

HEJ 90 jest przeznaczony do środowisk, w których roboty muszą pracować poza kontrolowanymi halami fabrycznymi. Odporność na kurz, wilgoć i wibracje staje się podstawowym wymaganiem, a nie opcjonalną funkcją.

Klasa ochrony IP67 zabezpiecza urządzenie przed trudnymi warunkami zewnętrznymi. Wewnętrzne monitorowanie temperatury i aktywne chłodzenie zapewniają stabilną pracę przy ciągłym obciążeniu.

Zdolność odprowadzania ciepła sięga około 250 W w warunkach wymuszonego chłodzenia. Umożliwia to długotrwałą pracę z wysokim momentem obrotowym w wymagających cyklach.

Gdzie kompaktowe przeguby zmieniają konstrukcję systemu

Roboty kroczące, autonomiczne systemy dostawcze i manipulatory mobilne mogą wiele zyskać dzięki zintegrowanym przegubom. Platformy te mają trudności ze złożonością okablowania i ograniczeniami przestrzennymi występującymi w tradycyjnych układach aktuatorów.

Umieszczenie elektroniki sterującej wewnątrz przegubu pozwala projektantom systemów ograniczyć liczbę punktów awarii i zwiększyć niezawodność mechaniczną. Zarządzanie okablowaniem staje się znacznie prostsze w robotach wieloosiowych.

Architektura ta wpisuje się również w szersze trendy w dziedzinie ruchu, widoczne w zaawansowanych platformach, takich jak ekosystemy serwonapędów, w których inteligencja przesuwa się bliżej obciążenia.

Branża zmierza w kierunku zintegrowanego napędu

Robotyka odchodzi od centralnych szaf napędowych. Zamiast tego każdy przegub działa obecnie jako niezależny, inteligentny węzeł w rozproszonej sieci sterowania.

Zmiana ta poprawia skalowalność systemów wielokończynowych. Skraca również czas uruchamiania złożonych zespołów robotycznych.

HEJ 90 wyraźnie reprezentuje ten kierunek, w którym gęstość osiągów i integracja zyskują przewagę nad modułowym rozdzieleniem funkcji.

Perspektywa inżynierska na podejście zastosowane w HEJ 90

Podejście firmy Electromate nie redefiniuje teorii ruchu robotów. Udoskonala natomiast sposób fizycznego łączenia momentu obrotowego, pomiarów i elektroniki sterującej wewnątrz przegubu.

To udoskonalenie ma znaczenie w robotyce mobilnej, gdzie każdy gram, wat i milimetr wpływa na wydajność systemu.

HEJ 90 pokazuje, że konstrukcja aktuatora w coraz większym stopniu determinuje możliwości robota — na równi z algorytmami sterowania programowego.

*Daniel Reeve, reporter ds. systemów przemysłowych z 12-letnim doświadczeniem w dziedzinie sterowania ruchem i integracji robotyki; wcześniej pracował nad projektami architektury serwonapędów obejmującymi systemy automatyki firm Siemens, ABB i FANUC.*