Компании Envalior, SENTImotion и Frencken Group разработали новый концепт редуктора для роботизированных манипуляторов на основе инженерного пластика.
В отличие от традиционных конструкций из металла или термопластов общего назначения, новое решение позволяет создавать легкие, энергоэффективные и экономически целесообразные роботы массового производства. Впервые концепт представлен на международной выставке automatica в Мюнхене.
Редукторы в два раза легче металлических аналогов
Редукторная система под названием SMFdrives основана на применении Stanyl® PA46, разработанного Envalior. За счёт использования полиамида 46 и оптимизированной конструкции масса редукторов снижена примерно вдвое по сравнению с металлическими аналогами. Себестоимость производства уменьшена примерно на 50% благодаря возможности массового выпуска деталей методом прецизионного литья под давлением. Изделия характеризуются высокой износостойкостью и надёжностью, полностью соответствуя требованиям к длительной и безопасной эксплуатации в роботизированных системах.
Распространение ИИ в робототехнике повышает требования к аппаратной части, в том числе к приводу. Существенный вклад в удорожание робототехнических решений вносит вес и стоимость металлических редукторов. Применение ультралёгких редукторов из пластика позволяет приблизить стоимость роботизированной платформы к пороговой отметке в 10 тыс. долларов, делая технологию доступной для массового сегмента.
Цель — серийное производство сервисных и гуманоидных роботов
Frencken Group выступает индустриальным партнёром по организации серийного производства редукторов и сопряжённых пластиковых компонентов. Производство планируется масштабировать в сотрудничестве с производителями робототехники и их поставщиками. Первым этапом станет реализация редукторов для роботов бытового, торгового и логистического применения, а также в секторе ухода за пациентами. Также проводится адаптация конструкции для применения в промышленной робототехнике.
Конструкция SMFdrives предусматривает встроенный блокиратор обратного хода, что исключает необходимость установки тормозных систем и уменьшает количество деталей и общий вес устройства. Совместимость с геометрией стандартных металлических редукторов позволяет применять их без изменения посадочных размеров.
Материал PA46 обладает высокой износостойкостью
PA46, входящий в линейку Stanyl®, демонстрирует высокую жёсткость, прочность, устойчивость к усталостным нагрузкам и термическую стабильность. Он также характеризуется низким коэффициентом трения, устойчивостью к коррозии и абразивному износу, что делает его оптимальным для применения в редукторах.
По данным Envalior, новые редукторы обеспечивают улучшенное соотношение крутящего момента к массе и позволяют достигать высоких передаточных чисел. В отличие от предыдущих решений из пластика, не удовлетворявших требованиям по жёсткости и точности, комбинация Stanyl® PA46 с уникальной геометрией зубьев от SENTImotion обеспечивает необходимую механическую стабильность.
Дополнительным преимуществом пластика является возможность интеграции креплений и направляющих элементов прямо в конструкцию детали без необходимости дополнительной обработки. Литьё под давлением позволяет получать готовые к сборке компоненты без последующей механической доработки, что снижает затраты на производство в крупносерийном масштабе.
Снижение массы улучшает динамические характеристики
Редукторы могут составлять до 50% стоимости металлических роботов. Например, в роботе с семью степенями свободы используется семь редукторов, а в гуманоидных платформах их число может превышать 30. Переход на пластиковые узлы снижает массу робота более чем на 20%.
Снижение массы положительно влияет на динамику манипуляторов: уменьшается потребляемая мощность, повышается скорость реакции и безопасность при взаимодействии с человеком. Благодаря меньшей инерции возрастает так называемая безопасная скорость, регулируемая стандартом ISO/TS 15066. Новые редукторы значительно превышают требования стандарта, что может послужить основанием для его пересмотра.