Progettare piattaforme robotiche modulari è un delicato esercizio di equilibrio. Un singolo attuatore deve funzionare in configurazioni diverse, tra cui bracci robotici, gambe e basi mobili. Ogni configurazione presenta requisiti differenti in termini di coppia, velocità e condizioni ambientali, spesso generando compromessi che limitano le prestazioni del sistema a livello di giunto.
HEBI Robotics ha l'obiettivo di rendere la robotica più accessibile, semplificando progettazione e assemblaggio attraverso blocchi costruttivi standardizzati. Da oltre un decennio, il loro approccio modulare viene applicato in una vasta gamma di applicazioni complesse: dai robot a serpente e camminatori esapodi ai bracci robotici e alle basi mobili per ispezione di pipeline, controlli non distruttivi (NDT), manutenzione e molto altro.
Con l'espansione verso contesti industriali sempre più strutturati, un nuovo progetto cliente ha evidenziato l'opportunità di ampliare la gamma di attuatori per rispondere meglio alle esigenze di ambienti difficili o pericolosi, senza compromessi prestazionali.
Sfida
Il progetto richiedeva un sistema robotico capace di muoversi in spazi complessi e confinati, posizionando sonde di ispezione e utensili pesanti con elevata precisione e ripetibilità. L'ambiente operativo era altamente variabile e vicino alle reali condizioni industriali, tipiche del settore Oil & Gas, delle infrastrutture o di altri contesti gravosi.
Invece di utilizzare la serie di attuatori con ingranaggi cilindrici di HEBI, il progetto richiedeva attuatori ad alta densità di coppia e una maggiore precisione di movimento, senza aumentare le dimensioni né ridurre la flessibilità architetturale.
È stato quindi necessario ripensare l'integrazione del motore nell'attuatore.
"Le dimensioni compatte e l'elevata coppia del TBM2G ci consentono di sviluppare giunti robotici di nuova generazione più fluidi, più veloci e più precisi. Apprezziamo molto questo motore".
- Dave Rollinson, Chief Technology Officer, HEBI Robotics
Soluzione
Per ottenere il salto prestazionale richiesto, HEBI ha integrato direttamente il motore nel design compatto dell'attuatore. Questa scelta ha portato alla selezione dei motori frameless Kollmorgen TBM™2G come base per il nuovo H-Series Actuator®.
L'architettura frameless ha consentito di ottimizzare la densità di coppia, le prestazioni termiche e la modularità a livello di giunto. Integrando statore e rotore direttamente nell'attuatore ad alta densità di coppia, la serie H offre movimenti più fluidi, dinamica più rapida e maggiore precisione, senza aumentare l'ingombro complessivo.
I team Kollmorgen e HEBI hanno collaborato strettamente durante la selezione e l'integrazione del motore, ottimizzando la configurazione per l'applicazione. Questo ha accelerato lo sviluppo e garantito il raggiungimento degli obiettivi prestazionali, sia per la linea Serie H sia per il progetto cliente.
Risultati
L'H-Series Actuator ha garantito i miglioramenti prestazionali e la precisione richiesti per il progetto di ispezione in spazi confinati. Il sistema è stato in grado di posizionare utensili pesanti con elevata precisione, operando entro vincoli meccanici estremamente stringenti e superando le specifiche e le aspettative di motion in condizioni operative reali.
Abbinando il motore frameless TBM2G a un riduttore strain wave, la serie H ha ottenuto movimento a gioco zero e fino a 10 volte più coppia rispetto alla precedente linea di attuatori. L'aumento della densità di coppia ha permesso a HEBI di ampliare le capacità dell'intero sistema di giunto senza incrementare le dimensioni dell'attuatore. Il design compatto e sigillato, con grado di protezione IP65, consente il funzionamento in ambienti gravosi e impegnativi.
Oltre alle pure prestazioni, l'H-Series Actuator semplifica anche produzione e assemblaggio. Il passaggio da un design più complesso a una soluzione basata su motore frameless migliora la producibilità e crea un percorso più chiaro verso la scalabilità industriale. L'elevato rapporto coppia/dimensioni del motore ha inoltre liberato spazio per l'integrazione di elettronica embedded, permettendo la realizzazione di giunti più intelligenti senza aumentare le dimensioni.
La reattività di Kollmorgen e la collaborazione diretta tra team ingegneristici hanno svolto un ruolo chiave durante l'intero processo di selezione, progettazione e integrazione. Il supporto tecnico dedicato e la produzione negli Stati Uniti hanno consentito a HEBI di passare rapidamente dallo sviluppo alla messa in servizio.
Nel complesso, l'H-Series Actuator rappresenta un'importante evoluzione della piattaforma robotica modulare di HEBI, con il motore frameless Kollmorgen al centro dell'innovazione. Insieme, queste tecnologie aprono la strada alla prossima fase di sviluppo con cui HEBI contribuisce a ridefinire il panorama del lavoro a livello globale.
