Modüler robotik platformlar tasarlamak, denge işidir. Tek bir aktüatörün, robotik kollar, bacaklar ve hareketli tabanlar da dahil olmak üzere birden farklı seçenekte performans göstermesi gerekir. Ancak her seçeneğin farklı tork, hız ve çevresel gereksinimleri olabilir ve bu durum genellikle ortak sistem düzeyinde performansı sınırlayan ödünlere yol açabilir.
HEBI Robotics, standartlaştırılmış hazır parçalarla robotların tasarım ve montaj süreçlerini basitleştirerek robotlara erişimi kolaylaştırmayı hedefliyor. On yılı aşkın bir süredir modüler yaklaşımları, yılan robotlardan altı ayaklı yürüyen robotlara, boru hattı denetimi, tahribatsız test (NDT), bakım ve daha fazlası için robotik kollara ve mobil tabanlara kadar çok çeşitli zorlu uygulamalarda kullanılıyor.
HEBI endüstriyel ortamlara daha da genişlerken yeni bir müşteri projesi, performanstan ödün vermeden zorlu veya tehlikeli çalışma alanı ihtiyaçlarını daha iyi karşılamak için aktüatör ürün yelpazesini genişletme fırsatını güçlendirdi.
Zorluk
HEBI'nin müşteri projesi, karmaşık, dar alanlarda hareket edebilen ve muayene problarını ve diğer ağır aletleri yüksek doğruluk ve tekrarlanabilirlik ile konumlandırabilen bir robotik sistem gerektiriyordu. Ortam oldukça değişkendi ve petrol, doğal gaz, altyapı veya diğer zorlu ortamlarda bulunanlara benzer gerçek dünya endüstriyel koşullarına daha yakındı.
HEBI'nin yüksek oranlı düz dişlili redüksiyon içeren elastik aktüatörlerden en bilindik serisi yerine, projede, boyutları arttırmadan ve mimari esneklikten ödün vermeden, yüksek tork yoğunluğuna sahip ve birden fazla serbestlik derecesinde daha hassas hareket kontrolü içeren bir aktüatör ile ilerlemek gerekiyordu.
Bu durum, motorun aktüatöre nasıl entegre edileceğinin yeniden tasarımı anlamına geliyordu.
"TBM2G'nin kompakt boyutu ve yüksek torku, daha pürüzsüz, daha hızlı ve daha hassas yeni nesil robotik eklemler geliştirmemize imkan sağlıyor. Bu motora bayılıyoruz."
—Dave Rollinson, CTO, HEBI Robotics
Çözüm
Gerekli performans artışını sağlamak için HEBI, motoru doğrudan kompakt aktüatör tasarımına entegre etmeye odaklandı. Bu yaklaşım, yeni H-Series Actuator®'ün temeli olarak Kollmorgen'ın TBM™2G gövdesiz motorlarının seçilmesine yol açtı.
Gövdesiz motor mimarisi, HEBI'nin bağlantı seviyesinde tork yoğunluğunu, termal performansı ve modülerliği optimize etmesine olanak sağladı. Stator ve rotorun doğrudan yüksek tork yoğunluklu aktüatöre entegre edilmesiyle, H-Series, aktüatörün genel boyutunu artırmadan daha yüksek doğrulukla daha akıcı ve daha hızlı dinamik hareket imkanı sundu.
Kollmorgen ve HEBI ekipleri, uygulama için motor konfigürasyonunu optimize etmek amacıyla motor seçimi ve entegrasyonu boyunca iş birliği yaptı. Bu iş birliği, geliştirme sürecini kolaylaştırmaya ve kompakt aktüatör tasarımının hem H-Series ürün gamı hem de söz konusu müşteri projesi için performans hedeflerini karşılamasını sağlamaya yardımcı oldu.
Sonuçlar
H-Series aktüatör, kapalı alan inceleme projesi için gereken performans artışını ve hassasiyeti sağladı. Sistem, gerçek çalışma koşullarında teknik özellikleri ve hareket beklentilerini aşarak dar mekanik kısıtlamalar altında çalışırken ağır aletleri doğru bir şekilde konumlandırabildi.
H-Series, TBM2G gövdesiz motoru strain wave dişli sistemiyle birleştirerek sıfır boşluklu hareket ve mevcut aktüatör serisine göre 10 kata kadar daha fazla tork elde etti. Tork yoğunluğundaki bu artış, HEBI'nin aktüatör boyutunu artırmadan tüm eklem sisteminin yeteneklerini genişletmesini sağladı. IP65 derecesine sahip, kompakt ve sızdırmaz tasarıma sahip aktüatör, zorlu ve engebeli ortamlarda çalışmayı destekler.
H-Series Actuator, yalnızca yüksek performans sunmakla kalmaz, aynı zamanda üretim ve montajı da kolaylaştırır. Daha karmaşık aktüatör tasarımından, sadeleştirilmiş, gövdesiz motor tabanlı bir yaklaşıma geçmek, üretim kolaylığını artırır ve üretim ölçeğini büyütmek için daha net bir yol oluşturur. Motorun yüksek tork-boyut oranı, aktüatörün içine gömülü elektronikler için alan yaratarak boyut artışı olmadan daha akıllı bağlantılar kurulmasını sağladı.
Kollmorgen'ın hızlı yanıt verme yeteneği ve mühendisler arası iş birliği, seçim, tasarım ve entegrasyon sürecinin tamamında önemli rol oynadı. Yakın teknik destek ve ABD merkezli üretim, HEBI'nin geliştirme aşamasından dağıtım aşamasına verimli bir şekilde geçmesine yardımcı oldu.
Özetle, elde edilen sonuçlar, H-Series Actuator'ü, HEBI'nin devrim niteliğindeki modüler robotik platformunda, merkezinde Kollmorgen'ın gövdesiz motoruyla güçlü bir genişleme olarak konumlandırıyor. Bu birliktelik, HEBI'nin dünyamızın işleyiş biçimini şekillendirmesinin bir sonraki aşamasını inşa etmeye yardımcı oluyor.
