Torque sensor geometry study on 3D simulated conditions for a Hollow robotic joint

Abstract

El sensor de torque es el componente que le brinda a una articulación robótica la capacidad de ser amigable con su entorno, ya que posibilita a un brazo robótico a tomar acciones al captar disturbios externos mientras realiza cualquier labor de manipulación en cualquier tipo de entorno. Esta cualidad es indispensable en robots colaborativos que se desempeñan en espacios de trabajo poco controlados. En este trabajo se presenta el diseño de un sensor de torque para el prototipo de una articulación robótica hueca que integra refrigeración líquida en un actuador BLDC con devanado concentrado. Se muestra el tipo de simulación realizada para identificar la geometría que mejor se adapta a las necesidades del modelo propuesto en función de los esfuerzos que se necesitan captar al realizar tareas de manipulación en un brazo robótico humanoide. Seguidamente, se muestra el resultado de las simulaciones y como se definen las condiciones de borde y la estrategia de modificación geométrica para refinar los puntos máximos de esfuerzo.

The torque sensor is the component that gives a robotic joint the ability to be friendly to its surroundings, since it allows a robotic arm to take action when capturing external disturbances while performing any manipulation work in any type of environment. This quality is indispensable in collaborative robots that work in poorly controlled work spaces. This paper presents the design of a torque sensor for a hollow robot joint prototype that integrates liquid cooling in a BLDC actuator with concentrated winding. It shows the type of simulation performed to identify the geometry that best suits the needs of the proposed model based on the efforts that need to be captured when performing manipulation tasks on a humanoid robotic arm. Next, the result of the simulations is shown and how the boundary conditions and the geometric modification strategy are defined to refine the maximum stress points.