Модуль сочленения роботов: развитие интеллектуальной эволюции человекоподобных роботов
В области гуманоидной робототехники совместный модуль является ключевой технологией, которая определяет гибкость, стабильность и умные возможности взаимодействия.Усовершенствованная система суставов должна не только обеспечивать высокоточное управление движением, но и эффективное балансирование, легкий дизайн и долговечность для поддержки автономной работы в сложных условиях.
Мы интегрируем сервомоторы с высоким крутящим моментом, точные датчики и интеллектуальные алгоритмы управления, чтобы обеспечить плавные и естественные человекоподобные движения, позволяющие точное захват, динамический баланс,и автономного обученияОптимизируя бионические структуры и используя планирование движения на основе ИИ, наши совместные модули значительно повышают энергоэффективность и скорость отклика.расширение применения человекоподобных роботов в таких отраслях промышленности, как производство, здравоохранения и услуг.
В будущем мы будем продолжать расширять границы технологий, делая человекоподобных роботов умнее и эффективнее, расширяя возможности каждого аспекта интеллектуального общества.
Двигатель соединений роботов с высокой плотностью крутящего момента с полых валов
Серия HPJM представляет собой сервоприводную систему постоянного тока, которая обеспечивает высокий крутящий момент и точное вращение.Он включает в себя редукторы высокоточного управления передачей (редукторы гармонической передачи) размером от 05 до 40 с плоскими сервомоторами постоянного тока размером от 30 до 132, образуя интегрированный с роботом соединительный двигатель (также известный как соединительный модуль).
Соответствующие редукторы доступны в двух типах: серии гармонических передач и серии планетарных передач.
Ключевые особенности:
Компактный дизайн: Внешний диаметр уменьшен, а максимальное отношение крутящего момента к объему увеличено примерно в два раза по сравнению с обычными продуктами.Полая конструкция сохраняет те же размеры, что и предыдущие модели, с отверстием в центре привода, позволяющим прокладывать провода, трубы или лазерные проходы, обеспечивая энергию или передачу сигналов движущимся механическим частям или устройствам.
Увеличение крутящего момента и точности: При конструкции с полым отверстием крутящий момент примерно на 30% выше, что обеспечивает большую точность, жесткость и более тихую работу.
Идеально подходит для продвинутых приложений: Эта система подходит для гуманоидных роботов, экзоскелетов, совместных роботов и других высокотехнологичных сценариев применения.
Улучшенное соотношение крутящего момента к объему: Серия включает высокомоторные редукторы точного управления (серия гармонических передач или серия планетарных передач KH), уменьшая внешний диаметр примерно на 20% по сравнению с предыдущими продуктами,при этом увеличение максимального отношения крутящего момента к объему примерно в два раза больше, чем у предыдущих моделей.
Большой и разнообразный ассортимент продукции: Harmonic PRO серия включает 22 модели с высоким крутящим моментом до 1450 N·m, а также 11 моделей в Harmonic Hollow-Through-Hole серии.1/101, 1/121 и 1/161, предоставляя широкий спектр моделей.
Модульная конструкция: Серия HPJM использует базовую модульную конструкцию, которая объединяет редукторы, выходное подшипники, двигатели, тормоза, кодеры и другие компоненты.Пожалуйста, обратитесь в отдел продаж для получения дополнительной информации..
Стандартный 17-разрядный магнитный абсолютный позиционный кодер: Вновь разработанный сервомотор постоянного тока оснащен собственным, высоконадежным, безопасным 17-разрядным магнитным кодером абсолютного положения (абсолютного значения).Использование серийной связи сохраняет проводку, и, в дополнение к существенной функции счета вращений, требуемой для устройств с редукторами, кодер может сохранять абсолютное положение даже при кратковременном отключении кабеля.
Безопасность от неисправностей: кодер непрерывно сравнивает угол двух систем, а встроенное обнаружение неисправностей обеспечивает защиту безопасности, передавая любые внезапные неисправности в систему верхнего уровня,помощь в создании системы безопасности.
Поддержка высокой скорости: При использовании в сочетании с полыми планетарными редукторами серии KH, он также может поддерживать более высокие скорости.
- Что?
Наши двигатели соединительных роботов подходят для гуманоидных роботов, экзоскелетов, совместных роботов, автомобилей, AGV и других сценариев применения.
Устойчивость и продолжительность жизни
Высокая плотность крутящего момента, низкий крутящий момент
Водостойкий, пылестойкий, взрывостойкий
Низкий шум и высокая точность
Полая вала
Совместный двигатель робота: ключ к робототехнике
Соединения всегда были основой мобильности и гибкости робота.играют решающую роль в области робототехники.
С быстрым развитием индустрии человекоподобных роботов, человекоподобные роботы, разработанные ведущими компаниями по всему миру, продвигаются к большему интеллекту.особенно для человекоподобных роботов, интегрированные соединительные модули претерпевают трансформацию с нуля в таких областях, как конструкционный дизайн, материалы и индивидуальная разработка.Это ставит отечественных и международных игроков на одном и том же начальном этапе., создавая огромный рыночный потенциал и беспрецедентные возможности для отечественных совместных производителей.
Как ведущая компания в отрасли совместных модулей,наше основное преимущество заключается в предоставлении высокоэкономичных совместных продуктов благодаря нашему исключительному качеству в основных робототехнических компонентов и надежные возможности R & DЭтому способствуют наши сильные стороны в производстве, технологиях и услугах.
Наши совместные модули обладают тремя ключевыми характеристиками: сверхтонкий дизайн, легкий вес и прочная стабильность.решение основных предпосылок для их разработки и стимулирование применения роботов общего назначения в нескольких сценариях.
Серийная модель
Соотношение передач
Номинальный крутящий момент при 2000 оборотах в минуту(N.m)
Максимально допустимый крутящий моментПри средней нагрузке(N.m)
Взрывный момент(N.m)
Максимальная скорость(RPM)
Номинальная скорость(с 1/2 номинальным крутящим моментом)(RPM)
Серия PRO
HPJM-RE30-40-PRO-XX
51/101
1.8/2.8
2.3/3.3
3.3/4.8
118/59
90/45
HPJM-RE40-52-PRO-XX
51/101
4/6.5
5.5/8.9
8.3/11
118/59
80/40
HPJM-RE50-60-PRO-XX
51/81/101
6.6/9.6/9.6
8.6/13.5/13.5
23/29/34
97/61/49 (в том числе
75/46/37
HPJM-RE50-70-PRO-XX
51/81/101
6.6/9.6/9.6
8.6/13.5/13.5
23/29/34
97/61/49 (в том числе
75/46/37
HPJM-RE60-70-PRO-XX
51/81/101/121
19.8/27.5/30/30
32/33/49/49
42/53/66/66
82/51/41/32
68/43/34/24
HPJM-RE60-80-PRO-XX
51/81/101/121
19.8/27.8/30/30
32/33/499/49
42/53/66/66
82/51/41/32
68/43/34/24
HPJM-RE70-80-PRO-XX
51/81/101/121
32/42/50/50
42/58/61/61
63/91/102/108
77/48/40/30
61/38/30/25
HPJM-RE70-90-PRO-XX
51/81/101/121
32/42/50/50
42/58/61/61
63/91/102/108
77/48/40/30
61/38/30/25
HPJM-RE80-97-PRO-XX
51/81/101/121/161
48/78/84/84/84
68.8/107/133/133/133
121/169/194/207/217
65/43/36/30/22
54/35/27/23/17
HPJM-RE80-110-PRO-XX
51/81/101/121/161
48/78/84/84/84
68.8/107/133/133/133
121/169/194/207/217
65/43/36/30/22
54/35/27/23/17
HPJM-RE100-120-PRO-XX
51/81/101/121/161
94/146/169/169/168
120/185/267/267/267
267/376/411/436/459
55/37/29/24/18
44/29/22/18/12
HPJM-RE100-142-PRO-XX
51/81/101/121/161
94/146/169/169/168
120/185/267/267/267
267/376/411/436/459
55/37/29/24/18
44/29/22/18/12
HPJM-RE110-145-PRO-XX
51/121/161
1699/363/363
255/586/586
532/802/841
34/14/10
22/12/7
HPJM-RE110-170-PRO-XX
51/121/161
1699/363/363
255/586/586
532/802/841
34/14/10
22/12/7
Параметры только для справки; фактические размеры определяются на чертеже.Серия PRO имеет полые конструкции и поддерживает настройку для тормозов, EtherCAT, CANopen и низкотемпературной работы до -40 ° C.
Серийная модель
Номинальная мощность(W)
Напряжение питания(V)
Максимальная непрерывностьТекущий(А)
Номинальный ток(А)
Реструктуризация кодера(бит)
Постоянный крутящий момент(N.m/A)
Реакция на приспособления(arcsec)
Автобус связи
Полая вала(мм)
Масса(в кг)
Инерция(g * cm)
Серия PRO
HPJM-RE30-40-PRO-XX
36
24-48
2
1
17
0.024
40/40
CAN/EtherCAT
5
0.18
24
HPJM-RE40-52-PRO-XX
90
24-48
3
2
17
0.05
40/30
CAN/EtherCAT
12
0.3
82
HPJM-RE50-60-PRO-XX
150
24-48
5
3.6
17
0.089
20/20/10
CAN/EtherCAT
12
0.42
112
HPJM-RE50-70-PRO-XX
150
24-48
5
3.6
17
0.089
20/20/10
CAN/EtherCAT
12
0.42
124
HPJM-RE60-70-PRO-XX
300
24-48
6.7
5
17
0.096
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
18
0.69
382
HPJM-RE60-80-PRO-XX
300
24-48
6.7
5
17
0.096
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
15
1.01
441
HPJM-RE70-80-PRO-XX
500
24-48
8.4
6.1
17
0.118
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
15
0.95
569
HPJM-RE70-90-PRO-XX
500
24-48
8.4
6.1
17
0.118
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
14.5
1.3
594
HPJM-RE80-97-PRO-XX
750
24-48
10.4
9
17
0.143
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
27
2.0
HPJM-RE80-110-PRO-XX
750
24-48
10.4
9
17
0.143
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
27
2.1
1255
HPJM-RE100-120-PRO-XX
1000
24-48
16.9
15.8
17
0.175
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
32
3.7
HPJM-RE100-142-PRO-XX
1000
24-48
16.9
15.8
17
0.175
20/20/10/10
CAN/EtherCAT
32
3.8
3601
HPJM-RE110-145-PRO-XX
1500
24-48
30.2
14.1
17
0.293
20/20/10
CAN/EtherCAT
40
6.80
HPJM-RE110-170-PRO-XX
1500
24-48
30.2
14.1
17
0.293
20/20/10
CAN/EtherCAT
40
6.85
9242
Параметры только для справки; фактические размеры определяются на чертеже.Серия PRO имеет полые конструкции и поддерживает настройку для тормозов, EtherCAT, CANopen и низкотемпературной работы до -40 ° C.
Гармонический привод против редуктора RV: кто будет лидировать на рынке будущего?
В области робототехники и интеллектуального производства гармонические приводы и редукторы RV играют решающую роль.Следующий., мы будем более подробно изучать различия между этими двумя типами редукторов и раскрывать их рыночные показатели и будущие тенденции развития с помощью конкретных данных.
Редуктор гармонии VS редуктор RV
Нет, нет, нет.
Гармонические приводы
Редуктор для RV
Технические характеристики
Передает движение через эластичную деформацию гибкого колеса, в основном состоящего из трех основных компонентов: гибкого колеса, стального колеса и генератора волн
Трансмиссия достигается посредством многоступенчатого редуктора, обычно состоящего из передней ступени планетарного редуктора передач и задней ступени циклоидного редуктора штифтового колеса
Преимущества
Высокая точность передачи, небольшой размер, легкий вес, низкий уровень шума, высокое соотношение передачи
Высокое отрицательное давление, высокая прочность
Недостатки
Малое отрицательное давление, слабое сопротивление ударам
Большой объем
Гармонический привод
У гармонических приводов есть такие преимущества, как большое одноступенчатое отношение передачи, небольшие размеры, легкий вес, высокая точность движения,и способность нормально работать в ограниченных помещениях и в условиях радиацииПо сравнению с общими редукторами, при одинаковом выходном крутящем моменте объем гармонических приводов может быть уменьшен на 2/3 и вес на 1/2.Это дает им сильное преимущество в таких компонентах, как небольшая рукаОднако гармонические приводы имеют легкую грузоподъемность с допустимой нагрузкой на крутящий момент в пределах 1500 Нм, что ограничивает их потенциал для расширения в области с большой нагрузкой.
Редуктор для RV
Редукторы RV имеют широкий диапазон коэффициентов передачи, стабильную точность, высокую устойчивость к усталости, более высокую жесткость и несущую способность крутящего момента.что делает их выгодными для тяжелых деталей, таких как большая рука и основание роботов.Однако их тяжелый вес и большие размеры не позволяют им развиваться в легкие, гибкие и легкие поля нагрузки.
Ситуация на рынке и перспективы
В последние годы, с быстрым развитием промышленной автоматизации и робототехники, рыночный спрос на гармонические приводы и редукторы RV продолжал расти.Согласно "Отчету о состоянии промышленности высокоточных редукторов Китая по глубокому исследованию и инвестиционной стратегии (2022-2029 гг.)По оценкам, при осторожном расширении японских компаний мировой рынок спроса на гармонические приводы и редукторы RV превысит 30 млн единиц и 8 млн единиц соответственно.,к 2027 году, что приведет к дефициту мощности в 29,22 млн единиц и 5,87 млн единиц.
Особое применение гармонические приводы имеют в области робототехники, занимая большую долю рынка.имеют широкие перспективы применения в таких областях, как станки с ЧПУ и упаковочные машины.
Особенно с постоянным развитием технологий, таких как 5G, Интернет вещей и искусственный интеллект,Интеллектуальная промышленность и технологии робототехники будут более широко применятьсяЭто принесет огромные рыночные возможности и вызовы для гармонического привода и RV редуктора промышленности.Ожидается, что промышленность гармонического привода и редуктора RV достигнет более быстрого роста и более высокого уровня развития..
Прорыв в легком дизайне и высокой точности: голубой океан для человекоподобных роботов-специфических гармонических редукторов скорости, стоимостью в сотни миллиардов
2024 год знаменует собой золотую эру для гуманоидных роботов, часто называемый годом гуманоидной робототехники.участие технологических гигантов и зрелость недавних технологий исследования и разработки, тесно связанные с достижениями в области ИИ и аппаратных технологий.
Среди основных компонентов человекоподобных роботов, контроллер действует как мозг, сервомотор служит центром питания, а прецизионный редуктор передач функционирует как сухожилия и суставы.Состав, стоимость высокоточных редукторов передач составляет примерно 30-40% от общей стоимости робота, а затраты составляют около 35%.Они являются одними из наиболее важных компонентов гуманоидных роботов..
Если модели ИИ диктуют возможности гуманоидных роботов в мультимодальном взаимодействии, интегрированном восприятии и автономном принятии решений, точные редукторы передач определяют их мобильность,гибкостьВ настоящее время, чтобы модели ИИ процветали в области гуманоидных роботов, они должны решить проблему объединения математических и физических моделей.Именно исследования и производство точных редукторов передач создают научный барьер для человекоподобных роботов., что в будущем будет означать значительный разрыв между программными и аппаратными технологиями.
Редукторы высокоточных редукторов подразделяются на гармонические и RV. Редукторы RV обычно используются в базе, верхней части рук и плеча промышленных роботов,В то время как гармонические редукторы в основном применяются к рукам и суставам гуманоидных роботовЧем выше степень свободы у человекоподобных роботов, тем больше суставов у них, что приводит к экспоненциальному увеличению использования гармонических редукторов.имеет 42 градуса свободы и оснащен 28 редукторами передачАналогичным образом, гуманоидный робот Тяньлиана имеет 71 степень свободы и использует 41 гармонический редуктор, состоящий из 57.7% от общего количества редукторов передачЭти примеры подчеркивают значительную роль гармонических редукторов в исследованиях и применении гуманоидных роботов.
В человеческом теле около 78 названных суставов, из которых 60 расположены в суставах локтя, запястья, пальца, ноги и пальца ног, которые очень гибкие и компактные, что делает их подходящими для гармонических редукторов.Для гуманоидных роботов, чтобы достичь гибкости и степеней свободы, близких к человеческимУменьшители гармонии, используемые в роботах, как правило, являются редукторами высокой точности, требующими уровня точности 2 или выше.Это требует, чтобы гармонические редукторы обладали длительным сроком службы и высокой точностью.
Улучшение устойчивости к усталости и продолжительности жизни гармонических редукторов при обеспечении высокой точности всегда было нашей основной целью исследований и разработок.Как один из ведущих китайских производителей гармонических редукторовНа основе фундаментальной теории гармонической передачи мы определяем форму гибких зубов колеса и общую структуру,гибкая кривая деформации колеса, профиль генератора волн, форма жестких зубов колеса и жесткая конструкция колеса в соответствии с фактическими требованиями к работе.который подвержен усталостиПосле теоретической проверки мы убеждаемся, что устойчивость к усталости гибкого колеса соответствует требуемым стандартам.Мы устанавливаем трехмерную модель жестко-гибкой колесной системы и создаем модель с конечными элементами на основе фактических условий работы гармонического редуктораМы изучаем процесс сборки жестко-гибкой колесной системы и процесс задействования под номинальной нагрузкой с помощью симуляционного анализа.перемещение узлов, и распределение напряжений гибкого колеса во время сборки и загрузки разумны,обеспечение соответствия позиционных отношений между компонентами системы жестко-гибких колес фактическим условиям;В конечном итоге мы достигаем разработки компактного, высокогрузного, высокоточного гармонического редуктора.
Симуляция профиля зуба
Симуляция напряжения и контакта
Одновременно мы используем многофункциональные машины для испытаний трения и износа для проведения испытаний коэффициентов трения и износа, глубины износа,и обнаружение отслоения пленки твердого смазочного материала с помощью кривых акустического излучения напряжения- посредством экспериментальных исследований образцов при различных нагрузках, скоростях скольжения, количестве деформации, шероховатости и методах смазки в атмосферных условиях,мы анализируем механизмы износа в различных условияхМы разработали методологию для экспериментальных и аналитических исследований об отказе от усталости и износе на трении системы жёстко-гибкой теории в гармонических редукторах,который применяется для прогнозирования срока службы усталости и конструктивного оптимизации конструкции гибкого колеса, обеспечивая высокую эффективность и высокую точность работы гармонической передачи.
После различных оптимизационных проектов мы разработали проприетарные RS 3D-профили зубов, которые значительно повышают точность резьбы резьбы, достигая увеличения коэффициента резьбы от 25% до 30%.Применение технологии смазки нано-улучшенной поверхности улучшило эффективность трения и износа, увеличивая твердость редуктора на HRC 2,5 до 3.5, с продолжительностью жизни более 15 000 часов и обратной реакцией менее 10 дуговых секунд.и процессы тепловой обработки, мы реализовали миниатюризацию гармонических редукторов, повысив их способность нагрузки на крутящий момент и жесткость для поддержки сверхлегких интегрированных совместных операций.
Наша миниатюрная гармоническая редукторная разработка представила четыре новых модели: 03, 05, 08, и 11,каждая из них спроектирована с различными опциями ввода и вывода (волокна и фланца) и адаптирована к различным параметрам крутящего момента и скорости с соотношением уменьшения 30Эти новые редукторы поддерживают высокую производительность, подчеркивая совместимость с гуманоидными роботами.
Учитывая спрос на человекоподобных роботов, ожидается, что к 2025 году мировой рынок гармонических редукторов достигнет 14,75 миллиардов юаней.Этот прогноз отражает не только расширяющийся рынок, но и подчеркивает ключевую роль гармонических редукторов в технологии человекоподобных роботов.
С технической точки зрения, точность и эффективность гармонических редукторов делают их одним из ключевых компонентов гуманоидных роботов.По мере того как требования к точности и стабильности движения у гуманоидных роботов возрастаютИх уникальные принципы передачи обеспечивают высокий крутящий момент, низкий уровень шума и плавную производительность движения.которые имеют решающее значение для моделирования человеческих движений в гуманоидных роботахКроме того, компактная конструкция гармонических редукторов делает их подходящими для ограниченных пространственных расположений гуманоидных роботов, обеспечивая большую гибкость в проектировании и производстве.
С точки зрения исследований и разработок, непрерывные инновации гармонических редукторов являются ключевым фактором для продвижения технологии человекоподобных роботов.производственные процессы, и технологий управления, производительность наших гармонических редукторов продолжает улучшаться.Применение новых материалов позволяет гармоническим редукторам достичь большей прочности и износостойкости при более легком весеКроме того, передовые производственные процессы и точные методы обработки повышают эффективность производства, снижают затраты и ускоряют коммерциализацию гуманоидных роботов.
На Китай приходится 51% мирового рынка промышленных роботов, в то время как Германия достигла исторического
Открытое сообщество робототехники узнало, что Международная федерация робототехники (IFR) недавно выпустила "Всемирный доклад о робототехнике 2024 года".IFR является профессиональной некоммерческой организацией со штаб-квартирой во ФранкфуртеВ докладе основное внимание уделяется двум основным секторам: промышленным и сервисным роботам.
Согласно докладу, в 2023 году в Германии было установлено 28 355 промышленных роботов, что на 7% больше, достигнув исторического максимума.с общей установкой 269В настоящее время каждый третий робот, установленный в Европе, принадлежит немецким компаниям.
Китай остается крупнейшим рынком промышленных роботов в мире, с примерно 276 000 новых установок, что составляет 51% от общего объема в мире.Общее число рабочих промышленных роботов в мире превысило 4Мобильные роботы также показали значительный рост, достигнув 205 000 единиц, что на 30% больше.
За последние три года ежегодный глобальный рост роботов превысил 500 000 единиц, а в 2023 году будет установлено около 540 000 новых устройств.и Америки на 11%Только Китай составил 51%, за ним следуют Япония, США, Южная Корея и Германия.
С точки зрения плотности роботов, глобальный средний показатель увеличился с 151 до 162 в 2023 году.В секторе машиностроения количество установок увеличилось на 16%, в то время как сектор электроники/электротехники снизился на 20%, а автомобильный сектор остался стабильным по сравнению с прошлым годом.
Индия показала самый быстрый рост в новых установках, достигнув 8510 единиц, что на 59% больше, что стало новым максимумом для страны.увеличился на 139%Китай является крупнейшим рынком роботов в течение одиннадцати лет подряд, с 1,755 миллионами действующих промышленных роботов в 2023 году, что на 17% больше.
В глобальных продажах роботов в 2023 году произошло снижение продаж промышленных роботов до 541 300 единиц, что на 2,1% меньше.Ожидается, что рынок роботов будет постепенно увеличиваться в ближайшие годы из-за сокращения численности рабочей силы.
На рынке сервисных роботов отчет показывает, что в 2023 году глобальная установка профессиональных сервисных роботов достигла 205 000 единиц, увеличившись на 30%.200 установокКоличество роботов, обслуживающих потребителей, составило 4,1 млн единиц с ростом на 1%.
В докладе прогнозируется, что глобальные установки роботов останутся на уровне 541 000 единиц в 2024 году, а рост ускорится в 2025 и 2026 годах.Ожидается, что количество установок достигнет 601600 единиц, со сложным годовым темпом роста 4%.
Пять крупнейших стран по производству сервисных роботов - США, Китай, Германия, Япония и Франция.специализированная уборкаВ 2023 году было продано почти 6200 медицинских роботов, что на 36% больше.Продано 1000 отелевых роботовВ области цифровой обработки сельскохозяйственных продуктов было продано почти 20 000 роботов, увеличившись на 21%. спрос на профессиональных роботов для уборки вырос на 4%, с продажей почти 12 000 единиц.
По региональному распределению в Азии наибольшее количество производителей сервисных роботов, за ними следуют Европа и Америка.с 405 компаниямиВ Азии - 268 (29%), а в Америке - 233 (25%).
Глубокий анализ тенденции развития ловких рук
Умелые руки являются важным носителем "мозжечка" гуманоидных роботов для достижения уменительных операций и взаимодействия человека и машины, развиваясь к высокой интеграции и интеллекту.Умелые руки - это очень гибкие и сложные конечные эффекторы, которые играют ключевую роль в взаимодействии между роботами и окружающей средойИз-за их способности имитировать различные ловкие хватки и сложные операционные возможности человеческих рук, они широко используются в таких областях, как аэрокосмическая, медицинская помощь,и интеллектуальное производствоСогласно данным Statista, в 2021 году мировой рынок роботизированных деспотных рук составил примерно 1,16 миллиарда долларов США, а к 2030 году он, как ожидается, вырастет до 3,035 миллиарда долларов США.с СВПР 100,9% с 2022 по 2030 год.
Недорогие, модульные ловкие руки стали в центре внимания рынка в последние годы
Как новый тип конечного эффектора, ловкие роботизированные руки играют решающую роль в взаимодействии между роботами и окружающей средой.отечественные и международные университеты и научно-исследовательские учреждения провели обширные исследования на ловких ручных наконечных устройствОт трехперстных ловких рук до пятиперстных бионических ловких рук, применение охватывает промышленные и общие сценарии.Навыки ловких рук перешли от простого хватания к более сложным заданиям, таким как складывание одежды и закручивание болтов.Благодаря высокой точности и тактильному сенсору, они отвечают требованиям операций в реальных сценариях.
Ранние представительные изделия ловких рук
С 1970-х годов роботизированные ручные устройства перешли от простых креплений к бионическим ловким рукам, чтобы удовлетворить различные эксплуатационные требования.К представительным изделиям этого периода относится ловкая рука Окада из японской "Электротехнической лаборатории", "Станфорд / JPL ловкая рука из Стэнфордского университета в США, и Юта / MIT ловкая рука разработана совместно MIT и Университетом Юты.Хотя ранние ловкие руки не были гибкими, их теоретические исследования заложили основу для исследования человекоподобных многопальцевых ловких рук,предоставление ценного теоретического и практического опыта для последующего проектирования многопальцевых ловких рук.
К концу 20-го века, роботы с ловкими руками вошли в фазу быстрого развития.многопальцевые ловкие руки начали развиваться к высокой интеграции и чувствительным возможностямТипичными продуктами этого периода являются ловкие руки DLR-I и DLR-II немецкого аэрокосмического центра, которые включали 25 датчиков, в том числе тактильные датчики, похожие на искусственную кожу,соединительные датчики крутящего моментаОднако, при использовании нескольких пальцев удобные руки сталкивались с такими проблемами, как высокие издержки производства,низкая надежностьПоэтому в последние годы легкие, прочные, модульные и недорогие ловкие руки стали центром внимания на рынке.
Анализ конструкции, управления и трансмиссионных структур многопальцевой ловкой
С точки зрения дизайна продукта, ловкие ручные конструкции в основном делятся на внутренние, внешние и гибридные конструкции.ранние ловкие руки, обычно используемые внешне управляемые конструкцииС развитием интегрированных соединительных двигателей, размер драйверов и точность трансмиссии значительно улучшились.и внутренне управляемые проекты стали основным технологическим маршрутом, с ловкими руками, стремящимися к миниатюризации.
Сравнение способов ручного вождения с помощью ловких рук (категоризировано по методам вождения)
Умные руки управляются в основном электродвигателями, пневматическими системами или сплавами памяти формы.предлагает такие преимущества, как высокая сила приводаВ последние годы, сервомоторная технология для маленьких ловких рук быстро развилась,и на рынке появилось несколько выдающихся компаний, работающих с роботами.Системы с пневматическим приводом, несмотря на более низкую стоимость, имеют недостатки, такие как низкая жесткость и плохие динамические характеристики.Ранние пневматические приводы возникли в Японии и могут быть разделены на Y-образные и плоские пальцевые захватчикиВ настоящее время в промышленности широко используются японские пневматические пальцы SMC.Системы, управляемые сплавом с памятью формы, в основном находятся в экспериментальной фазе.Хотя они обеспечивают высокую скорость движения, они имеют низкую долговечность и не подходят для длительного использования с большой нагрузкой.
Классификация многопальцевых ловких рук
С точки зрения методов передачи, ловкие руки подразделяются на типы, управляемые сухожилиями, приводами и связями.Руки, управляемые сухожилиями, имеют простую структуру и гибкое управление, но не имеют точности управления и силы захватаРуки, управляемые шестернями, обеспечивают высокую точность управления, но являются сложными и дорогими. Руки, управляемые связью, могут захватывать большие объекты и иметь компактные конструкции.но они сталкиваются с трудностями в управлении на большом расстоянии и предлагают ограниченное пространство для захвата.
Прогнозируемый рост в три раза в течение следующего десятилетия: ожидается, что к 2030 году мировой рынок роботов с ловкими руками превысит 3,035 миллиарда долларов США
По данным Statista, глобальный рынок роботизированных ловких рук составлял примерно 1,16 миллиарда долларов США в 2021 году. Спрос на ловкие руки силен в таких секторах, как промышленная автоматизация,аэрокосмическая промышленностьСтатиста прогнозирует, что размер рынка вырастет с 1,16 миллиарда долларов США в 2021 году до 3,035 миллиарда долларов США к 2030 году с CAGR в 10,9% с 2022 по 2030 год.В то же время, ожидается, что объем мирового рынка роботизированных деспотных рук увеличится с 507 500 единиц в 2021 году до 1,4121 миллиона единиц в 2030 году с CAGR в 11,7% с 2022 по 2030 год.
Прогноз рынка глобального рынка роботизированных десктовых рук (2021-2030, в миллионах USD)
В настоящее время некоторые продукты для ловких рук находятся на ранней стадии исследований, включая космические миссии вне транспортных средств, бионические протезы, удаленную хирургию,и сборка небольших компонентов на производственных линиях.
Робот-робонавт НАСА, оснащенный самостоятельно разработанными ловкими руками
В аэрокосмических исследованиях успешные примеры включают руку Робонавта NASA и ловкую руку Робонавта 2, а также ловкие руки DLR-I и DLR-II из Германского аэрокосмического центра.Ожидается, что DEXHAND будет держать и управлять инструментами EVA, такими как клещи, ножницы, мелкие резаки, кисти, молотки, лопаты, резаки, кабели (многие), шестигранные ключи и автоматические отвертки с пистолетной ручкой (поддерживающие их механизмы переключения спускового механизма).
В области медицинской реабилитации основное внимание уделяется протезам.высоко гибкие бионические протезируемые руки обычно используют системы управления, основанные на распознавании шаблонов, для достижения контроля движения суставов с несколькими степенями свободыПримеры включают SensorHand Speed от Ottobock, ловкие руки Bebionic и Michelangelo, а также "Hero Arm" от Open Bionics.
Ключевые игроки в индустрии гармонических редукторов передач для человекоподобных роботов
В настоящее время гармонические редукторы передач являются основным решением для совместных приводов вращения в гуманоидных роботах.
Они предлагают такие преимущества, как компактный размер, небольшой вес, высокая точность движения и возможность эффективной работы в ограниченных помещениях.по сравнению с RV редукторами и точными планетарными редукторамиВ настоящее время требования к нагрузке для гуманоидных роботов относительно низкие, но существуют высокие требования к размеру привода, весу и точности управления,что гармонические редукторы передач являются преобладающим выбором для совместных приводов вращения в гуманоидных роботах.
Рынок гуманоидных роботов может принести более триллиона юаней новых возможностей для гармонических редукторов.
Ссылаясь на подход Теслы, если мы предположим прорыв от нуля до одного в гуманоидных роботах, начиная с 2024 года, и что цены на гармонические редукторы постепенно снижаются с увеличением использования,По прогнозам, к 2030 году, производство гуманоидных роботов может достичь 660 000 единиц. Это соответствует рынку гармонических редукторов, растущего с 90 миллионов юаней в 2024 году до 11,5 миллиардов юаней.по мере того как производство гуманоидных роботов увеличивается до десятков миллионов, рынок гармонических редукторов может достичь сотен миллиардов.
Редукторы гармонических передач можно классифицировать на два основных типа в зависимости от конструкции гибкого колеса: типа чашки и типа шляпы.
Они также могут быть классифицированы по уровню интеграции их компонентов в тип компонента и тип модуля (тип сборки).В дополнение к стандартным гармоническим редукторам передач типа шляпы и чашки, существует множество производных моделей, включая типы с высоким крутящим моментом (которые могут выдерживать более высокие крутящие моменты), типы с короткими цилиндрами (тонкие профили), ультралегкие типы (меньший вес),полые типы (для продукции типа шляпы с внутренними полостями для маршрутизации), и типы входных валов (для продуктов типа шляпы с встроенными входными валами).
С точки зрения доли рынка, в мировой промышленности редукторов передач доминируют японские производители с ускоренным замещением на внутреннем рынке.В 2021 году японский лидер Harmonic Drive занимал более 80% мировой доли рынка.наблюдается явная тенденция к замещению на внутреннем рынкеТакие компании, как Leaderdrive Harmonic и Laifual Harmonic, добились значительных прорывов в производстве, постепенно увеличивая свою долю на рынке.Совокупная доля рынка Harmonic Drive и NIDEC-SHIMPO в Китае снизилась до 45%.
В настоящее время отечественные компании конкурируют с Harmonic Drive в определенных показателях прочности, хотя в показателях точности сохраняется определенный разрыв.Кроме того, существуют значительные различия в полноте ассортимента продукции и количестве патентов.,пока только Leaderdrive Harmonic иFDROBOTПо количеству патентов Harmonic Drive лидирует с большим отрывом из-за многолетних инвестиций в исследования,с Leaderdrive Harmonic, занимающей самое высокое число среди отечественных компанийСравнение производительности показывает, что некоторые отечественные фирмы уже сопоставили или превысили Harmonic Drive в среднем крутящем моменте нагрузки и мгновенном максимальном крутящем моменте.например, точность угловой передачи, отечественные компании в значительной степени достигли уровней, сопоставимых с Harmonic Drive, но остается разрыв в максимальной реакции.