Der Vorschlag zielt darauf ab, verschiedene Herausforderungen im Design fortschrittlicher Robotersysteme zu bewältigen, darunter Drehmomentdichte, Wärmemanagement, Platzbeschränkungen und funktionale Sicherheit in Mensch-Roboter-Kollaborationsanwendungen. Zu den Schlüsselkomponenten gehören die Leistungsmanagementschaltung A81481, die induktiven Sensoren A17802 und A17803, der magnetoresistive TMR-Sensor CT310 und der Hall-Effekt-Winkelsensor A33023.

Diese Lösungen zielen sowohl auf Gelenke mit hohem Drehmoment, wie Schultern, Hüften und Knie, als auch auf kompakte Roboterhand- und Fingermechanismen ab.

A81481: 48-V-Energiemanagement in einem integrierten Schaltkreis.
Eines der Schlüsselprodukte dieser Erweiterung ist der A81481, ein Energiemanagement-IC (PMIC) für 48-V-Robotikarchitekturen. Die Verwendung dieser Spannung in humanoiden Robotern reduziert das Gewicht der Verkabelung und die Widerstandsverluste, erfordert jedoch in beengten Räumen eine Anpassung der Versorgungsspannung an niedrigere Werte. Der A81481 wird direkt von einem 48-V-Bus versorgt, wodurch externe Vorregler überflüssig werden.

Das Gerät integriert zwei Abwärtsregler, fünf Low-Dropout-Ausgänge (LDO) und Sicherheitsdiagnosefunktionen, die mit Anwendungen kompatibel sind, die ASIL-D-Funktionalität erfordern. Zu seinen Überwachungsmechanismen gehört eine dreifache Watchdog-Architektur.

Alle diese Elemente sind in einem 6 × 6 mm großen Gehäuse untergebracht. Laut Allegro ermöglicht diese Integration eine Reduzierung des Platzbedarfs und der Materialkosten um ca. 50 % und vereinfacht zudem das Leiterplattendesign. Die Komponente ist unter anderem für die Stromversorgung verteilter Sensorarrays in Robotersystemen vorgesehen.

Induktive Sensoren A17802 und A17803 für Gelenke mit hohem Drehmoment.
Für Gelenkantriebe wie Schulter-, Hüft- und Kniegelenke bietet Allegro die induktiven Positionssensoren A17802 und A17803 an. Diese Sensoren sind für zuverlässige Positionsmessungen in Motorsteuerungsumgebungen mit anspruchsvollen mechanischen und elektromagnetischen Bedingungen ausgelegt. Beide Sensoren sind unempfindlich gegenüber Streufeldern, wodurch eine zusätzliche Abschirmung entfällt. Zudem verfügen sie über Kompensations- und Filterfunktionen, die den Betrieb trotz Schwankungen des mechanischen Abstands zwischen Sensor und Messelement gewährleisten.

Der A17803 ist auch in einer ultrakompakten QFN-Gehäuseversion erhältlich, die für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen entwickelt wurde. Diese Merkmale ermöglichen eine präzise Steuerung von Robotergelenken, ohne die mechanische Komplexität der Antriebseinheiten zu erhöhen.

CT310 TMR- und A33023 Hall-Effekt-Sensoren für Roboterhände und -finger:
Für kleinere Gelenke, wie sie in Roboterhänden und -fingern verwendet werden, empfiehlt Allegro die Winkelsensoren CT310 XtremeSense TMR und A33023 mit Hall-Effekt. Beide Sensoren ermöglichen Positionsmessungen mittels Halbleitertechnologie und sind als Alternative zu herkömmlichen gewickelten Resolvern und optischen Encodern konzipiert. Der CT310 nutzt die Tunnelmagnetoresistive-Technologie (TMR) und bietet eine Winkelgenauigkeit im Sub-Grad-Bereich in einem 2 × 2 mm großen DFN-Gehäuse.

Der A33023 zeichnet sich durch geringe Latenz, Unempfindlichkeit gegenüber Streufeldern und verschiedene digitale Ausgangsoptionen aus. Diese Eigenschaften sind für Anwendungen konzipiert, die robuste Diagnosefunktionen und die Unterstützung von Sicherheitsfunktionen erfordern. Laut Allegro bieten beide Sensoren eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Faktoren wie Verschmutzung, mechanischen Einwirkungen und Rotationsabweichungen, die andere Codierungstechnologien beeinträchtigen können. Ihre geringe Größe ermöglicht die Integration in Robotermechanismen mit begrenztem Platzangebot.

Zusammenarbeit mit Sarcomere Dynamics bei Roboterhandhabungssystemen:
Allegro hat außerdem seine Zusammenarbeit mit Sarcomere Dynamics, einem auf Roboterhandhabungssysteme spezialisierten Unternehmen, hervorgehoben. Beide Unternehmen arbeiten an der Integration von Allegros Bewegungssteuerungen, Sensoren und Stromversorgungsschaltungen in den Roboter-Greifer Scorpion.

Harpal JS Mandaher, CEO und Mitbegründer von Sarcomere Dynamics, betont, dass präzise Bewegungssteuerung, Positionserfassung und effizientes Energiemanagement grundlegend für fortschrittliche Robotermanipulation sind. Die Zusammenarbeit umfasst auch die Weiterentwicklung von ARTUS Dex, einer Roboterhand der nächsten Generation mit 24 Freiheitsgraden. Laut Sarcomere Dynamics zielt diese Entwicklung darauf ab, eine nahezu menschliche Geschicklichkeit für fortschrittliche Anwendungen künstlicher Intelligenz im physikalischen Bereich zu ermöglichen.

Kompakte Komponenten für humanoide Roboter mit mehr als 30 Freiheitsgraden:
Andreas Friedrich, Senior Director für Technologie und Strategie bei Allegro MicroSystems, hebt die Unterschiede zwischen den Anforderungen an stationäre Industrieroboter und autonome Humanoide hervor. In konventionellen Industrieanlagen erlauben Platz und Gewicht den Einsatz von Kabeln mit größerem Querschnitt, sperrigen externen Antrieben und Flüssigkeitskühlsystemen. Bei humanoiden Robotern mit mehr als 30 Freiheitsgraden hingegen werden die Abmessungen und die Masse jeder einzelnen Komponente entscheidender.

Die Kombination aus 48-V-Energiemanagement, Motor- und Torsteuerungen, streufeldunempfindlichen induktiven Sensoren und kompakten TMR-Sensoren ermöglicht Konstruktionen mit höherer Drehmomentdichte und gleichmäßigeren Bewegungen. Allegro bietet diese Lösungen auch als funktionale Bausteine ​​zur Integration in Roboterarchitekturen mit Sicherheitsanforderungen an.

Allegro stellt in seinem Katalog für Robotikkomponenten Informationen für die induktiven Sensoren A17802 und A17803 , den Winkelsensor CT310 TMR , den Hall-Sensor A33023 und den PMIC A81481 bereit . Das Unternehmen bietet außerdem Musterinformationen und Unterstützung bei der Evaluierung, um die Integration dieser Bauteile in neue Designs zu erleichtern.
zu Mustern und Evaluierungstools

Technische Details und Entwicklungsressourcen finden Sie auf der Seite „Allegro Robotics Building Blocks“.