超紧凑型中空轴谐波关节模组，配备 6 mm 中空轴

认识 HONPINEHPJM 谐波关节模组，这是一款超紧凑型一体化机器人关节执行器，专为安装空间、线缆布线和运动控制精度至关重要的应用而设计。尽管体积紧凑、集成度高，该模组仍配备 6 mm 中空通孔，可用于内部布线。它适用于人形机器人、无人机、光学平台和精密自动化系统等需要紧凑型高性能旋转关节的场景。

本文中，HONPINE 技术总监 Theodore Li 将介绍HPJM 谐波关节模组的主要规格、结构设计和工程优势。

HONPINE HPJM 谐波关节模组：主要规格

HONPINE HPJM 谐波关节模组在工程图纸中的型号为 HPJM-RE30-40-PRO-XXX-2E-EC，采用紧凑型中空轴设计、双编码器反馈和高度集成的机电一体化架构（MEA）。

其主要结构优势包括用于布线的 6 mm 通孔、电机与驱动系统一体化，以及旨在实现精准运动控制的双编码器配置。

为什么选择 HONPINE HPJM 谐波关节模组？

1. 高度集成的机电一体化设计

HPJM 将谐波减速器、无框力矩电机、16 位编码器和 FOC（磁场定向控制）驱动器集成于尺寸为 Ø57 × 60.5 mm 的紧凑外壳内。

客户无需分别选型并集成电机、减速器、编码器和驱动器，而是可以直接采用专为简化系统开发而设计的高度集成关节模组。这有助于减少部件匹配工作、缩短集成时间并加快机器人开发进程。

对于机器人制造商而言，这种集成式架构有助于简化机械和电气设计，同时降低关节级装配和调试的复杂性。

2. 用于内部布线的 6 mm 通孔

HPJM 的一项主要特点是其 Ø6 mm 中空轴，可提供贯穿关节的通孔，用于布设线缆；在应用设计允许的情况下，也可用于布设气动管路。

内部布线有助于减少外部线缆干扰，并可根据布线路径和允许的旋转范围，尽量减少关节旋转过程中线缆扭转或缠绕的情况。

这一特点对于人形机器人和紧凑型机器人系统尤其有价值，因为多个线缆需要穿过空间受限的关节结构。与尺寸相近的非中空设计相比，通孔结构为内部布线提供了更大的灵活性。

3. 双 EtherCAT 接口，支持菊花链网络

工程图纸标注了两个 EtherCAT 接口：EtherCAT_Input 和 EtherCAT_Output，采用 X1002WVS-04L 连接器。

这种输入/输出配置支持菊花链网络，可将多个关节模组依次连接，而无需为每个关节单独配置点对点通信线缆。

对于关节数量超过 20 个的人形机器人，菊花链架构有助于降低布线复杂性并简化系统接线。

PRO 版本还配备独立的固件下载接口，无需完全依赖主通信连接即可更新单个模组的固件。

实际网络拓扑、支持的节点数量和固件更新流程应根据所选型号及控制器配置进行确认。

4. 后置电气接口

电源连接器、通信接口和固件下载端口集中布置在模组后端。图纸标注的电源连接器型号为 A1257WV-S-2P。

这种后置布局可使输出法兰和径向表面不受凸出连接器和外部出线口的影响，有助于简化机械集成、减少与周围结构的干涉并便于外壳设计。

对于需要大角度运动或安装在紧凑型机械臂外壳内的机器人关节，这种布局为连接器布置和线缆管理提供了更大的灵活性。

最终设计仍应考虑连接器间隙、线缆弯曲半径、热管理和预期旋转范围。

5. 对称安装法兰，安装灵活

HPJM 两端均设有对称安装接口，有助于简化其在机器人不同关节位置的机械集成。

根据提供的图纸信息，安装配置包括 Ø38 mm 和 Ø37.5 mm 螺栓孔分布圆、8 个 M2.5 螺纹孔以及 3 个 M2 通孔。

这种对称布局可使同一关节模组适用于不同安装方向，并有望用于肩部、肘部、腕部和髋部关节，具体取决于各关节的机械要求。

对于机器人制造商，通用安装接口有助于减少机械版本数量、简化备件管理，并提高机器人平台的模块化程度。

6. 低背隙和高冲击扭矩能力

HPJM 采用以低背隙特性著称的谐波传动技术。所提供的规格显示，其输出定位精度约为 0.67 arcmin，冲击扭矩能力约为额定扭矩的 1.8 倍。

这些特性有利于涉及频繁换向、加速与减速以及瞬态机械负载的机器人应用。

不过，背隙、定位精度、重复定位精度和失动量是不同的性能指标。实际输出性能取决于所选型号、负载条件、控制配置和测量方法。同样，允许冲击扭矩应结合制造商规定的额定条件进行解读，不应将其视为连续工作扭矩。

对于人形机器人和精密自动化设备等应用，工程师应将这些参数与额定扭矩、峰值扭矩、扭转刚度、转速和热性能一并评估。

HONPINE HPJM 谐波关节模组的应用

人形机器人

人形机器人需要能够适应有限肢体空间、支持精准运动控制并实现集成布线的紧凑型关节模组。HPJM 采用紧凑外壳、中空轴和集成驱动架构，可作为肩部、肘部、腕部和髋部关节设计的候选方案，具体适用性取决于各关节的扭矩和动态性能要求。

无人机和紧凑型机器人系统

在紧凑型机器人平台及部分无人机相关机构中，安装空间和部件集成是重要的设计考量因素。当模组的重量、扭矩、转速和功率要求符合应用需求时，一体化谐波关节模组可简化旋转机构的装配。

光学平台和精密自动化

光学定位系统和精密自动化设备可能需要运动可控、定位可重复的紧凑型旋转驱动装置。可根据所需角度精度、振动特性、运动曲线和环境条件评估 HPJM 是否适用于这些应用。

HONPINE HPJM 谐波关节模组将紧凑型中空轴结构、电机与驱动部件集成、双编码器架构和 EtherCAT 连接集于一体，构成一套旋转关节解决方案。

其 6 mm 通孔便于内部布线，而后置连接器和对称安装接口则为机械集成提供了灵活性。这些特点使 HPJM 值得在人形机器人、紧凑型机器人系统、光学平台和精密自动化应用中加以考虑。

如果您正在开发紧凑型机器人关节，或寻找一体化谐波关节执行器，请联系 HONPINE，获取详细规格、工程图纸和型号选型支持。