Humanoidní roboti se stali důležitou oblastí výzkumu v robotice a přitahují pozornost univerzit, výzkumných institucí i technologických firem. Na rozdíl od tradičních průmyslových robotů, kteří obvykle vykonávají opakující se úkoly v kontrolovaném prostředí, jsou humanoidní roboti navrženi pro složitější scénáře vyžadující rovnováhu, obratnost a schopnost interakce. K dosažení pohybů podobných lidským potřebují humanoidní roboti desítky kloubů pracujících společně — v ramenou, loktech, zápěstích, kyčlích, kolenou a kotnících. Robotické aktuátory se tak staly jednou z nejkritičtějších součástí jejich vývoje.
Výzvy při návrhu aktuátorů
Robotický aktuátor přímo ovlivňuje to, jak se robot pohybuje, reaguje a jak interaguje se svým okolím. V humanoidních systémech aktuátory přeměňují elektrickou energii na řízený mechanický pohyb, což robotovi umožňuje chodit, udržovat rovnováhu, natahovat se a manipulovat s předměty. Návrh vhodných aktuátorů přitom naráží na několik výzev. Aktuátor musí poskytovat dostatečný krouticí moment, přičemž zabírá jen omezený instalační prostor — příliš velké aktuátory významně zvyšují hmotnost robota a snižují energetickou účinnost. Klouby dále vyžadují přesné a pohotové řízení, protože dynamické pohyby jako chůze vyžadují nepřetržité úpravy na základě zpětné vazby ze senzorů. A konečně je třeba zjednodušit systémovou integraci, neboť tradiční návrhy kloubů často vyžadují samostatné komponenty — motory, převodovky, enkodéry a řídicí jednotky.
Z těchto důvodů se integrované aktuátory staly stále praktičtějším řešením pro kompaktní robotické systémy. Kombinují více komponent do jediného modulu, včetně motoru, redukčního mechanismu, enkodéru a řídicí elektroniky. U humanoidních robotů jsou kompaktní moduly obzvláště cenné, protože dostupný prostor uvnitř konstrukce je omezený.
Aktuátor AK45-10 pro klouby humanoidních robotů
Robotický aktuátor CubeMars AK45-10 je vyvinut pro aplikace, které vyžadují vyváženost mezi velikostí, hmotností, krouticím momentem a výkonem řízení. S kompaktním průměrem 53 milimetrů a hmotností přibližně 260 gramů dodává AK45-10 špičkový krouticí moment až 7 newtonmetrů prostřednictvím planetové převodovky s poměrem 10:1. Modul integruje bezkartáčový motor, planetovou převodovku, enkodér a elektroniku řadiče do jediného celku, což vývojářům pomáhá snížit složitost při sestavování robota. Aktuátor podporuje pokročilé metody řízení, včetně servořízení a řídicích režimů ve stylu MIT, což umožňuje přesnější správu polohy, rychlosti a krouticího momentu.
Snížení hmotnosti je hlavním hlediskem při vývoji humanoidních robotů — lehčí robot obvykle vyžaduje méně energie a klade nižší mechanické zatížení na konstrukční prvky. Redukce hmotnosti však nesmí jít na úkor výkonu. Kompaktní technologie aktuátorů se přitom uplatňuje i v dalších robotických oborech, jako jsou lehká robotická ramena, čtyřnozí a kráčející roboti, nositelné exoskeletony pro asistenci pohybu a kolaborativní roboti.
Zdroj: therobotreport.com
Zdroj: eTEC.NEWS
