หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้รับโหนดพลังงานที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น

Electromate เปิดตัวข้อต่อประสิทธิภาพสูง maxon HEJ 90 แอคชูเอเตอร์แบบผสานรวมอย่างแน่นหนาที่ออกแบบมาสำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่ยุคถัดไป อุปกรณ์นี้รวมมอเตอร์ ชุดเกียร์ อิเล็กทรอนิกส์ขับเคลื่อน และระบบตรวจจับไว้ในสถาปัตยกรรมแบบปิดผนึกที่สร้างมาเพื่อรองรับความต้องการด้านการเคลื่อนไหวในสภาพการใช้งานจริง

การเปิดตัวครั้งนี้สะท้อนแนวโน้มของอุตสาหกรรมที่มุ่งสู่ข้อต่อหุ่นยนต์แบบผสานรวมอย่างสมบูรณ์มากขึ้น ปัจจุบันวิศวกรให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพด้านพลังงาน การลดการเดินสาย และความหนาแน่นทางกล มากกว่าชุดแอคชูเอเตอร์แบบแยกส่วน

ความหนาแน่นแรงบิดพบกับการออกแบบระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดกะทัดรัด

HEJ 90 ให้แรงบิดสูงสุด 140 Nm โดยการกำหนดค่าบางรูปแบบสามารถรองรับแรงบิดที่สูงกว่าได้ภายใต้การปรับจูนเฉพาะทาง ระดับเอาต์พุตนี้จัดให้อุปกรณ์อยู่ในกลุ่มแอคชูเอเตอร์หุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัดสำหรับงานหนักอย่างชัดเจน

แม้จะมีสมรรถนะสูง ข้อต่อนี้ยังคงมีรูปทรงกะทัดรัดและมีมวลต่ำกว่า 2 kg ความสมดุลดังกล่าวช่วยให้วิศวกรออกแบบระบบหุ่นยนต์แบบมีขาและแบบมีล้อที่มีน้ำหนักเบาลงได้โดยไม่ลดทอนเอาต์พุตแรง

อัตราประสิทธิภาพของอุปกรณ์สูงถึง 86 เปอร์เซ็นต์ ช่วยลดการสูญเสียความร้อนระหว่างการทำงานต่อเนื่อง ประสิทธิภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในแพลตฟอร์มอัตโนมัติที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

ชุดขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวแบบผสานรวมภายในยูนิตปิดผนึก

HEJ 90 รวมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ชุดเกียร์ความเที่ยงตรงสูง อิเล็กทรอนิกส์เซอร์โว และระบบป้อนกลับไว้ในตัวเรือนเดียว ช่วยกำจัดสายไฟขับเคลื่อนภายนอกและลดความซับซ้อนในการประกอบระดับระบบ

ความสามารถในการสื่อสารแบบคู่ช่วยให้ควบคุมแบบเรียลไทม์ผ่านสถาปัตยกรรมแบบกระจายได้ วิศวกรสามารถใช้งานการเคลื่อนไหวหลายแกนแบบซิงโครไนซ์ได้โดยไม่ต้องมีตู้ขับเคลื่อนแยกต่างหาก

ข้อต่อนี้รองรับลูปควบคุมที่ทำงานบน EtherCAT พร้อมรอบการอัปเดตที่รวดเร็ว ช่วยเพิ่มการตอบสนองของการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลง เช่น พื้นผิวขรุขระ หรือพื้นที่ทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์

สภาพแวดล้อมภาคสนามเป็นตัวกำหนดลำดับความสำคัญด้านวิศวกรรม

HEJ 90 มุ่งเป้าไปที่สภาพแวดล้อมซึ่งหุ่นยนต์ต้องทำงานนอกพื้นที่โรงงานที่มีการควบคุม ฝุ่น ความชื้น และความต้านทานต่อแรงสั่นสะเทือนจึงกลายเป็นข้อกำหนดหลัก ไม่ใช่คุณสมบัติเสริม

มาตรฐาน IP67 ช่วยปกป้องอุปกรณ์จากสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง การตรวจสอบอุณหภูมิภายในและระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟช่วยให้ทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้โหลดต่อเนื่อง

ความสามารถในการระบายความร้อนสูงถึงประมาณ 250 W ภายใต้สภาวะที่ใช้การระบายความร้อนแบบบังคับ จึงทำให้การทำงานด้วยแรงบิดสูงอย่างต่อเนื่องเป็นไปได้ในรอบการทำงานที่หนักหน่วง

จุดที่ข้อต่อขนาดกะทัดรัดเปลี่ยนแปลงการออกแบบระบบ

หุ่นยนต์แบบมีขา ระบบจัดส่งอัตโนมัติ และหุ่นยนต์ควบคุมสิ่งของแบบเคลื่อนที่ ล้วนได้รับประโยชน์จากข้อต่อแบบผสานรวม แพลตฟอร์มเหล่านี้มักประสบปัญหาความซับซ้อนของสายเคเบิลและข้อจำกัดด้านพื้นที่ในรูปแบบการจัดวางแอคชูเอเตอร์แบบดั้งเดิม

การฝังอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมไว้ภายในข้อต่อช่วยให้นักออกแบบระบบลดจุดที่อาจเกิดความขัดข้องและเพิ่มความน่าเชื่อถือทางกล การจัดการสายเคเบิลจึงง่ายขึ้นอย่างมากในหุ่นยนต์หลายแกน

สถาปัตยกรรมนี้ยังสอดคล้องกับแนวโน้มด้านการเคลื่อนไหวที่กว้างขึ้น ซึ่งพบได้ในแพลตฟอร์มขั้นสูง เช่น ระบบนิเวศเซอร์โวไดรฟ์ ที่ย้ายความอัจฉริยะเข้าใกล้โหลดมากขึ้น

แรงขับเคลื่อนของอุตสาหกรรมสู่ระบบขับเคลื่อนแบบผสานรวม

อุตสาหกรรมหุ่นยนต์กำลังเปลี่ยนจากตู้ขับเคลื่อนแบบรวมศูนย์ แต่ละข้อต่อทำหน้าที่เป็นโหนดอัจฉริยะแบบอิสระภายในเครือข่ายควบคุมแบบกระจาย

การเปลี่ยนแปลงนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการขยายระบบหลายแขนขา และยังลดเวลาในการเริ่มใช้งานชุดหุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อน

HEJ 90 แสดงให้เห็นทิศทางนี้อย่างชัดเจน โดยให้ความสำคัญกับความหนาแน่นของสมรรถนะและการผสานรวมมากกว่าการแยกส่วนแบบโมดูลาร์

มุมมองทางวิศวกรรมต่อแนวทางของ HEJ 90

แนวทางของ Electromate ไม่ได้กำหนดทฤษฎีการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ขึ้นใหม่ แต่เป็นการปรับปรุงวิธีที่แรงบิด ระบบตรวจจับ และอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมมาบรรจบกันภายในข้อต่อ

การปรับปรุงดังกล่าวมีความสำคัญในหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ซึ่งทุกกรัม ทุกวัตต์ และทุกมิลลิเมตรล้วนส่งผลต่อสมรรถนะของระบบ

HEJ 90 แสดงให้เห็นว่าการออกแบบแอคชูเอเตอร์ในปัจจุบันมีบทบาทกำหนดขีดความสามารถของหุ่นยนต์มากพอ ๆ กับอัลกอริทึมควบคุมซอฟต์แวร์

*Daniel Reeve ผู้สื่อข่าวด้านระบบอุตสาหกรรมที่มีประสบการณ์ 12 ปีในด้านการควบคุมการเคลื่อนไหวและการผสานรวมระบบหุ่นยนต์ เคยทำงานในโครงการสถาปัตยกรรมเซอร์โวที่เกี่ยวข้องกับระบบอัตโนมัติของ Siemens, ABB และ FANUC*