Snodi sferici per la robotica

Trasferimento del movimento - con cuscinetti sferici in plastica ad alte prestazioni

La robotica si sta sviluppando rapidamente e ogni nuova applicazione impone esigenze specifiche ai componenti mobili. I cuscinetti sferici svolgono un ruolo chiave in questo contesto: creano gradi di libertà (DoF) e consentono cinematiche complesse. Gli snodi sferici igubal collegano in modo affidabile i componenti e aiutano i progettisti a realizzare movimenti che non richiedono manutenzione, sono durevoli ed efficienti dal punto di vista strutturale.

Vantaggi con igubal

Esente da manutenzione - non richiede lubrificazione
Compensazione di disallineamenti
Leggero – ideale per applicazioni dinamiche
Resistente alla corrosione
Resistenza a polvere e sporco
Disponibile come soluzione standard e personalizzata

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Esenti da lubrificazione

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Esenti da manutenzione

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Leggero

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Ammortizzanti

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Resistente alla corrosione

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Silenziosi

Compiti di movimento nella robotica e soluzioni adeguate

In robotica non ragioniamo in termini di componenti, ma in termini di movimenti. La seguente panoramica mostra i tipi di movimento tipici e i componenti di regolazione adatti a ciascuno di essi.

Compito di movimento	Componenti igubali adatti	Vantaggio costruttivo	Applicazioni tipiche
Movimenti di rotazione	Cuscinetti sferici, giunti doppi, terminali a snodo in plastica, terminali a snodo in metallo con anello interno in plastica, giunti di accoppiamento	Compensa gli errori angolari, consentendo movimenti sicuri sotto carico	Robot umanoidi, telai rover, robot deambulanti,
Trasmettere le forze (spinta/trazione)	Giunti di accoppiamento, giunti assiali, estremità delle barre	Trasmissione di potenza affidabile con mobilità simultanea	Collegamenti degli attuatori, meccanismi delle gambe, movimenti lineari
Cuscinetti di rotazione	Cuscinetti a flangia, cuscinetti a supporto, cuscinetti a inserto sferico, calotte sferiche	Cuscinetti compatti e autolubrificanti anche in funzionamento continuo	Cuscinetti dell'albero, ruote, gruppi rotanti
Cinematica multiarticolare	Giunti di accoppiamento, giunti doppi, terminali a snodo	Elevata mobilità con guida precisa del movimento	Cinematica del parallelogramma, meccanica della pinza, meccanica bioispirata
Struttura leggera e movimento dinamico	Piccoli cuscinetti sferici e estremità delle aste	La struttura leggera riduce la potenza di azionamento e aumenta la dinamica	Meccanica dei droni, robotica mobile, sistemi di prelievo e posizionamento
Movimento sotto polvere e influenze ambientali	Serie completa igubal	Non necessita di lubrificazione ed è insensibile a polvere, umidità e corrosione.	Rover, robot di soccorso, applicazioni agricole e per esterni
Punto di rotazione compatto	Piccoli cuscinetti sferici e estremità delle aste	Integrazione salvaspazio ad alta funzionalità	Spazi di installazione ristretti, meccanica miniaturizzata, supporti per sensori e telecamere

Mano robotica umanoide

Sostituzione del metallo: le estremità delle aste in plastica ottimizzano la cinematica delle dita nella mano robotica antropomorfa

La mano robotica AIDIN di AIDIN ROBOTICS dimostra quanto sia cruciale l'interazione tra design, tecnologia dei sensori e meccanica. Mentre i sensori e il software si occupano della parte "elaborativa", è la meccanica che realizza fisicamente ogni movimento.

Nell'ambito della collaborazione, nel 2022 le estremità delle aste metalliche originariamente utilizzate nella cinematica delle dita e del pollice sono state sostituite con estremità igubal della serie KBRM. L'obiettivo era ridurre il peso e al tempo stesso garantire un movimento costante e affidabile. La soluzione in plastica si è dimostrata efficace nella produzione in serie sin da allora:

Funzionamento senza manutenzione e senza lubrificazione
Peso ridotto per movimenti dinamici.
Design resistente alla corrosione
Funzionamento silenzioso per una cinematica fluida

Facile da vedere nel video: la mano AIDIN con cuscinetti a snodo sferico igubal KBRM nella cinematica delle dita e del pollice

Ulteriori applicazioni robotiche

Robot per la raccolta dati dell'Università di Lubiana

Cinematica robusta e leggera per robot di raccolta autonomi

La Facoltà di Ingegneria Elettrica dell'Università di Lubiana ha sviluppato un sistema di raccolta autonomo con un robot delta, progettato per alleggerire il carico di lavoro dei raccoglitori umani di asparagi. Nella cinematica vengono utilizzati giunti combinati a snodo sferico e a forcella. Consentono una progettazione leggera per un'elevata dinamica, funzionano senza manutenzione e garantiscono una manovrabilità affidabile, anche in presenza di polvere e umidità sul campo.

Cuscinetti tribologici montati su flangia nel tosaerba autonomo fairway

Il modello AMP L-100 di FireFly Automatix è un tosaerba fairway completamente elettrico che funziona in modo autonomo, silenzioso e preciso, senza bisogno di supervisione. Tra le altre cose, il cuscinetto flangiato a due fori igubal EFOI viene utilizzato per garantire che i tosaerba possano essere sollevati e posizionati in modo affidabile. Sostiene l'estremità di un albero nel meccanismo di sollevamento e garantisce un cuscinetto esente da lubrificazione e manutenzione.

Cuscinetti a supporto autoregistranti per un robot sferico

Il rover SCOUT del team ASTRA del Politecnico di Torino è un robot sferico che si muove autonomamente e, se necessario, estende un braccio meccanico per operazioni di presa di precisione. I cuscinetti a supporto rigido igubal vengono utilizzati per il supporto del pendolo interno, che gli consente di navigare su terreni irregolari. Garantiscono una guida robusta e senza necessità di manutenzione, oltre ad essere insensibili alla polvere abrasiva.

Doppio giunto di precisione per il controllo autonomo delle infestanti

Il robot agricolo della Small Robot Company Ltd. Elimina le piante indesiderate, completamente senza l'uso di prodotti chimici. I movimenti precisi del robot delta, che regola il cosiddetto "zapper", sono cruciali per la sua efficacia. Nella cinematica vengono utilizzati giunti doppi KDGM. Consentono un design leggero e senza necessità di manutenzione, garantendo movimenti fluidi e duraturi anche in ambienti polverosi e sporchi.

Cuscinetti a flangia e a supporto per strutture di giunzione robuste nel manipolatore

Il LiCAS A1 è un manipolatore a doppio braccio ultraleggero per applicazioni con droni in ambito di ispezione e manutenzione. Con un peso totale di soli 2,5 kg, consente di eseguire lavori di precisione anche in aree difficili da raggiungere. Nell'articolazione della spalla, i cuscinetti a supporto igubal ESTM e i cuscinetti flangiati EFSM garantiscono un'elevata stabilità nonostante le forze assiali e radiali, nonché i momenti di inclinazione.

Giunti universali per robotica

Mentre i cuscinetti sferici consentono principalmente movimenti di rotazione, i giunti universali vengono utilizzati per trasmettere movimenti rotatori con spostamento angolare simultaneo tra due assi. In robotica, vengono utilizzati ovunque i movimenti rotatori non possano essere trasmessi in modo allineato. A tale scopo sono stati sviluppati due diversi approcci progettuali.

Prototipi disponibili

Entrambe le versioni sono disponibili come prototipi stampati in 3D e possono essere richieste per test e valutazioni iniziali. Ciò consente di verificare le possibili applicazioni e di concretizzare i requisiti.

Versione 1

Design basato sulla forcella
Con geometria a simmetrica
Tipo resistente
Adatto a forze superiori

Versione 2

Tipo cilindrico
Con geometria a simmetrica
Basato sulla norma DIN 808
Ideale per sistemi robotici compatti

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