{"id":10951,"date":"2026-07-06T06:00:42","date_gmt":"2026-07-06T06:00:42","guid":{"rendered":"https:\/\/micromotorpro.com\/?p=10951"},"modified":"2026-07-06T06:00:44","modified_gmt":"2026-07-06T06:00:44","slug":"geschickte-hand-mcp-gelenk-aktuator-tsl-pg10k28","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/dexterous-hand-mcp-joint-actuator-tsl-pg10k28\/","title":{"rendered":"Anwendung des TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END in MCP-Gelenkaktuatoren f\u00fcr oszillierende\/geschickte Roboterh\u00e4nde"},"content":{"rendered":"
\n

Auf einen Blick<\/h3>\n\n\n\n

Die TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END<\/strong> ist ein kompakter, integrierter Aktuator, der f\u00fcr MCP-Gelenke in geschickten Roboterh\u00e4nden entwickelt wurde. Durch die Kombination aus einem eisenlosen b\u00fcrstenlosen Motor, einem Planetengetriebe, einem Schneckengetriebe, einem Encoder und einem Treiber in einem einzigen Modul bietet er ein zuverl\u00e4ssiges Drehmoment, eine geschlossene Positionsregelung und eine vereinfachte Systemintegration bei begrenztem Platz in der Handfl\u00e4che.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Als einer der wichtigsten Endeffektoren, durch die Roboter direkt mit der externen Umwelt interagieren, muss eine geschickte Roboterhand nicht nur in der Lage sein, Objekte zu greifen, sondern auch eine gute Bewegungskoordination, eine pr\u00e4zise Positionssteuerung und eine stabile Leistung bei kontinuierlicher Last bieten.<\/p>\n\n\n\n

Bei einer geschickten Hand mit mehreren Fingern ist das MCP-Gelenk, also das Metakarpophalangealgelenk, die Hauptverbindung zwischen der Handfl\u00e4che und jedem einzelnen Finger. <\/p>\n\n\n\n

\"menschliche
menschliche Fingergelenke<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Um diese Anwendungsanforderungen zu erf\u00fcllen, TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END<\/strong> ist geeignet f\u00fcr die unabh\u00e4ngige Bet\u00e4tigung von MCP-Gelenken in geschickten Roboterh\u00e4nden.<\/p>\n\n\n\n

Was erfordert ein MCP-Gelenk von einem Aktor?<\/h2>\n\n\n\n

Einer der Hauptunterschiede zwischen einer geschickten Roboterhand und einem herk\u00f6mmlichen Greifer ist die Anzahl der beteiligten Aktuatoren.<\/p>\n\n\n\n

Eine geschickte Hand mit mehreren Freiheitsgraden erfordert in der Regel den Einbau mehrerer Aktuatoren in die Handfl\u00e4che und die Finger. Daher kann ein MCP-Gelenkaktuator nicht ausschlie\u00dflich auf das maximale Drehmoment ausgelegt werden. Auch Gr\u00f6\u00dfe, Gewicht, Steuerungsanforderungen, Verkabelung und Systemintegration m\u00fcssen ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n

Kompakte Gr\u00f6\u00dfe<\/h4>\n\n\n\n

Der Innenraum einer Roboterhandfl\u00e4che muss nicht nur Motoren, sondern auch Steuerplatinen, Kommunikationskabel, Stromkabel, Sensoren und andere Komponenten aufnehmen. Wenn ein einzelner Aktor zu viel Platz beansprucht, kann dies den Einbau weiterer Gelenkantriebe und elektronischer Bauteile direkt einschr\u00e4nken.<\/p>\n\n\n\n

Die TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END<\/a> kombiniert ein 10-mm-Planetengetriebe<\/strong> mit einem kernloser b\u00fcrstenloser 13 mm Motor<\/strong> und verwendet eine Schnecken- und Schneckenradstruktur, um die Ausgangsrichtung zu \u00e4ndern.<\/p>\n\n\n\n

\"13mm
Micro b\u00fcrstenloser DC-Getriebemotor 13 mm<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Diese Anordnung ist gut f\u00fcr die Installation im Inneren der Handfl\u00e4che geeignet, wo der Aktor-Ausgang \u00fcber einen geeigneten mechanischen \u00dcbertragungsmechanismus mit dem MCP-Gelenk verbunden werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Im Vergleich zur Standardversion integriert die END-Version Encoder und Motortreiber noch weiter. Die gesamte axiale L\u00e4nge vergr\u00f6\u00dfert sich dabei nur um ca. 5 mm<\/strong>. Der Aktuator wird zwar etwas l\u00e4nger, doch dadurch werden externe Treiberplatinen \u00fcberfl\u00fcssig und ein Teil der internen Verkabelung vereinfacht, was die Gesamtkonstruktion der beweglichen Hand erleichtern kann.<\/p>\n\n\n\n

Geeignetes Drehmoment und Drehzahl<\/h4>\n\n\n\n

Ein MCP-Gelenk erfordert nicht einfach die h\u00f6chstm\u00f6gliche Geschwindigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Beim schnellen \u00d6ffnen und Schlie\u00dfen der Finger ben\u00f6tigt der Antrieb eine ausreichende Geschwindigkeit, um eine nat\u00fcrliche und reaktionsschnelle Bewegung zu erzielen. Sobald der Finger jedoch einen Gegenstand ber\u00fchrt, ben\u00f6tigt das Gelenk ein ausreichendes Drehmoment, um die Greifkraft weiterhin aufrechtzuerhalten.<\/p>\n\n\n\n

Der Stellantrieb verwendet ein Gesamtuntersetzungsverh\u00e4ltnis von 1:560<\/strong>, bestehend aus:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • 1:28 Planetengetriebestufe;<\/li>\n\n\n\n
  • 1:20 Schneckengetriebestufe.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Die wichtigsten Ausgabespezifikationen nach der Reduzierung sind:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Betriebsspannung: 12 V<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Leerlaufdrehzahl: 50 \u00b1101 TP3T U\/min<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Nenndrehzahl 40 \u00b1101 TP3T U\/min<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Nennabgabedrehmoment \u22650,75 N\u00b7m<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Spitzendrehmoment f\u00fcr 2 Sekunden: 1,5 N\u00b7m<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Nennstrom: \u2264 1,5 A<\/strong><\/li>\n\n\n\n
    • Spitzenstrom: \u22642,5 A<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Dieser Leistungsbereich bietet ein praktisches Gleichgewicht zwischen der normalen Beuge- und Streckgeschwindigkeit des MCP-Gelenks und dem bei Greifvorg\u00e4ngen erforderlichen Drehmoment.<\/p>\n\n\n\n

      Warum ein Planetengetriebe mit einem Schneckengetriebe kombinieren?<\/h2>\n\n\n\n

      Eine der h\u00e4ufigsten Konstruktionsherausforderungen f\u00fcr Gelenkaktuaktoren geschickter H\u00e4nde besteht darin, ein hohes Untersetzungsverh\u00e4ltnis und ein ausreichendes Ausgangsdrehmoment auf einem sehr begrenzten Bauraum zu erzielen.<\/p>\n\n\n\n

      Die ausschlie\u00dfliche Verwendung mehrerer Stufen von konventionellen Stirnr\u00e4dern erfordert m\u00f6glicherweise einen relativ gro\u00dfen Platzbedarf in der Ebene. Andererseits kann eine Erh\u00f6hung der Anzahl von Planetengetriebestufen zu einer \u00fcberm\u00e4\u00dfigen axialen L\u00e4nge f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

      Aus diesem Grund verwendet der TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END eine Kombination aus Planeten- und Schneckengetriebe<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

      Zuerst, 1:28 Planetengetriebe<\/strong> sorgt f\u00fcr eine prim\u00e4re Drehzahlreduzierung und Drehmomentverst\u00e4rkung. Die koaxiale Struktur des Planetengetriebes pr\u00e4destiniert es f\u00fcr die direkte Kombination mit einem miniaturisierten eisenlosen burlosen Motor.<\/p>\n\n\n\n

      Die Ausgabe durchl\u00e4uft dann einen 1:20 Schneckengetriebe<\/strong> zur weiteren Geschwindigkeitsreduzierung. Gleichzeitig \u00e4ndert das Schneckengetriebe die Richtung der Kraft\u00fcbertragung, wodurch die Anordnung des Stellantriebs in einer f\u00fcr ein MCP-Gelenk besser geeigneten Richtung erm\u00f6glicht wird.<\/p>\n\n\n\n

      Dies ist besonders n\u00fctzlich f\u00fcr d\u00fcnne Roboterhandstrukturen, bei denen mehrere Aktoren nebeneinander installiert werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

      Dar\u00fcber hinaus ist das R\u00fcckw\u00e4rts-Selbsthemmungsmoment des Schneckengetriebes gr\u00f6\u00dfer als 3 N\u00b7m<\/strong>. In einer geschickten Hand kann diese Eigenschaft die Abh\u00e4ngigkeit von kontinuierlicher motorischer Leistung beim statischen Halten verringern.<\/p>\n\n\n\n

      Zum Beispiel muss das Gelenk nach dem Greifen einer Tasse, eines Werkzeugs oder eines zylindrischen Objekts m\u00f6glicherweise einen festen Winkel beibehalten. Das Schneckengetriebe kann dazu beitragen, die Gelenkposition zu halten und unn\u00f6tige kontinuierliche Bet\u00e4tigungen zu reduzieren.<\/p>\n\n\n\n

      Was sind die praktischen Vorteile des integrierten END-Designs?<\/h2>\n\n\n\n

      F\u00fcr die Prototypenentwicklung ist es nicht schwierig, eine Konfiguration aus Motor, Getriebe, externem Encoder und externem Motortreiber zu verwenden.<\/p>\n\n\n\n

      Je mehr Freiheitsgrade eine geschickte Hand jedoch aufweist, desto offensichtlicher werden die Probleme der Systemintegration.<\/p>\n\n\n\n

      Beispielsweise kann eine vier- oder f\u00fcnfziger Robotikhand (oder: vier- oder f\u00fcnf-Finger-Roboterhand) mehrere MCP-Aktoren gleichzeitig verwenden. Wenn jeder Aktor einen separaten Motortreiber und einen zus\u00e4tzlichen Einbauort ben\u00f6tigt, wird wertvoller Platz in der Handfl\u00e4che beansprucht und der Verkabelungsaufwand nimmt deutlich zu.<\/p>\n\n\n\n

      Der TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END integriert den Encoder und den Motortreiber direkt in den Aktor selbst. Dies bietet mehrere praktische Vorteile.<\/p>\n\n\n\n

      Erstens werden weniger Steuerkomponenten in der Handfl\u00e4che ben\u00f6tigt.<\/h5>\n\n\n\n

      Da die Motorantriebsfunktion direkt in das Aktorulad integriert ist, werden weniger separate Miniatur-Treiberplatinen ben\u00f6tigt.<\/p>\n\n\n\n

      Dies erleichtert die Anordnung der mechanischen Struktur, der Sensoren, der Steuerungselektronik und anderer Aktoren in der Handfl\u00e4che.<\/p>\n\n\n\n

      Zweitens wird die \u00dcbertragungsdistanz des Encodersignals verk\u00fcrzt.<\/h5>\n\n\n\n

      Wenn der Encoder in den Aktor integriert ist, konzentriert sich die Positionserfassung innerhalb des Gelenkmoduls.<\/p>\n\n\n\n

      Dies reduziert die Notwendigkeit, schwache Encodersignalleitungen \u00fcber lange Strecken innerhalb der Handfl\u00e4che zu f\u00fchren, und tr\u00e4gt zur Vereinfachung des elektrischen Designs bei.<\/p>\n\n\n\n

      Drittens ist das Design besser f\u00fcr den modularen Austausch geeignet.<\/h5>\n\n\n\n

      Bei einem modularen Design einer geschickten Hand kann jeder MCP-Aktor als eine relativ unabh\u00e4ngige funktionale Einheit betrachtet werden.<\/p>\n\n\n\n

      W\u00e4hrend sp\u00e4terer Tests, Reparaturen oder Wartungsarbeiten kann der Stellantrieb als gemeinsames Modul inspiziert und ausgetauscht werden, ohne dass Motor, Encoder und Treiber wiederholt getrennt und neu angepasst werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

      Viertens vereinfacht es die Regelung von Gelenken im geschlossenen Regelkreis.<\/h5>\n\n\n\n

      Das eigentliche Regelungsziel eines MCP-Gelenks ist nicht einfach die Motordrehzahl. Vielmehr sind es der finale Gelenkwinkel und der vollst\u00e4ndige Bewegungsverlauf.<\/p>\n\n\n\n

      Die Encoder-R\u00fcckmeldung bildet die Grundlage f\u00fcr die Gelenkpositionsregelung, wodurch das Steuerungssystem die Motorleistung entsprechend der Zielbewegung anpassen kann.<\/p>\n\n\n\n

      Wenn zum Beispiel ein zylindrisches Objekt gegriffen wird, k\u00f6nnen sich die Finger zun\u00e4chst mit relativ hoher Geschwindigkeit schlie\u00dfen. Wenn sich die Finger der voraussichtlichen Kontaktposition n\u00e4hern, kann die Bewegungsgeschwindigkeit verringert werden.<\/p>\n\n\n\n

      Nachdem ein Kontakt mit dem Objekt erkannt oder best\u00e4tigt wurde, kann der Aktor in eine Haltephase \u00fcbergehen.<\/p>\n\n\n\n

      Diese mehrstufige Bewegungsstrategie ist f\u00fcr geschickte Roboterh\u00e4nde besser geeignet als die Steuerung der Fingerbewegung ausschlie\u00dflich \u00fcber eine feste Motorlaufzeit.<\/p>\n\n\n\n

      Typische Installationsmethoden f\u00fcr MCP-Gelenkanwendungen<\/h2>\n\n\n\n

      Bei praktischen Konstruktionen kann der Aktor im Inneren der Roboterhandfl\u00e4che installiert werden, wobei der Schneckengetriebeausgang nahe am MCP-Gelenk positioniert ist.<\/p>\n\n\n\n

      Je nach mechanischer Architektur der geschickten Hand k\u00f6nnen verschiedene Getriebeanordnungen verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

      Option 1: Direkte Bet\u00e4tigung nahe dem Gelenk<\/h5>\n\n\n\n

      Der Aktor ist nahe dem MCP-Gelenk installiert, und sein Ausgang treibt die Gelenkwelle \u00fcber ein geeignetes Verbindungselement an.<\/p>\n\n\n\n

      Diese Anordnung bietet einen kurzen und klaren Kraft\u00fcbertragungsweg und eignet sich f\u00fcr Roboterh\u00e4nde mit ausreichend Platz um das MCP-Gelenk.<\/p>\n\n\n\n

      Ihr Hauptvorteil ist die reduzierte Anzahl von Zwischen\u00fcbertragungskomponenten, wodurch die Installation, Einstellung und Wartung relativ einfach ist.<\/p>\n\n\n\n

      Option 2: Koppelbasierte Bet\u00e4tigung<\/h5>\n\n\n\n

      Der Aktor ist in der Handfl\u00e4che installiert und treibt das MCP-Gelenk \u00fcber einen kurzen Kopplungsmechanismus an.<\/p>\n\n\n\n

      Diese Anordnung bietet eine gr\u00f6\u00dfere Flexibilit\u00e4t bei der Platzierung des Aktors und kann an verschiedene Handgr\u00f6\u00dfen und interne Layouts angepasst werden.<\/p>\n\n\n\n

      Es ist n\u00fctzlich, wenn die MCP-Gelenkachse und die Achse des Stellantriebs nicht direkt aufeinander ausgerichtet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

      Option 3: Gekoppelte Bet\u00e4tigung des MCP- und anderer Fingergelenke<\/h5>\n\n\n\n

      Einige geschickte H\u00e4nde verwenden unterangetriebene Mechanismen, bei denen ein Aktuator \u00fcber Gest\u00e4nge, Sehnen oder Differentialmechanismen mehrere Gelenke, wie etwa die MCP- und PIP-Gelenke, beeinflusst.<\/p>\n\n\n\n

      Diese Anordnung kann die Gesamtzahl der Aktuatoren reduzieren und das Gesamtgewicht der Roboterhand verringern.<\/p>\n\n\n\n

      Der TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END kann in einem solchen System als Hauptstromquelle dienen, wobei eine koordinierte Beugung mehrerer Gelenke durch mechanisches Design erreicht wird.<\/p>\n\n\n\n

      Allerdings erfordert dieser Systemtyp, dass das \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis und die mechanische Geometrie entsprechend der Fingerl\u00e4nge, dem Gelenkbewegungsumfang und der erforderlichen Greifkraft neu gestaltet werden.<\/p>\n\n\n\n

      Geeignete Anwendungen f\u00fcr geschickte H\u00e4nde<\/h2>\n\n\n\n

      Based on its mechanical structure and output characteristics, this MCP joint actuator can be applied to different types of robotic hand systems.<\/p>\n\n\n\n

      In humanoid robot dexterous hands<\/strong>, it can be used to drive MCP flexion and extension of the index, middle, ring, and little fingers.<\/p>\n\n\n\n

      In industrial robotic dexterous end-effectors<\/strong>, it can support tasks such as small-part grasping, sorting, handling, and assembly.<\/p>\n\n\n\n

      In service robots<\/strong>, it can be used for operating common tools, holding bottles and containers, and performing basic household manipulation tasks.<\/p>\n\n\n\n

      The actuator can also be used in research and development platforms where a compact and integrated MCP joint solution can reduce the amount of repeated hardware development associated with motor drive and position feedback.<\/p>\n\n\n\n

      However, different dexterous hands have different requirements for joint speed, torque, installation layout, and control interfaces. Therefore, the actuator should still be matched with the specific mechanical structure and control architecture of each robotic hand project.<\/p>\n\n\n\n

      Anpassung f\u00fcr verschiedene MCP-Gelenkdesigns<\/h2>\n\n\n\n

      There is currently no completely unified mechanical and electrical standard for dexterous robotic hands.<\/p>\n\n\n\n

      Different manufacturers use different palm dimensions, joint ranges of motion, mechanical layouts, and control architectures.<\/p>\n\n\n\n

      Therefore, the TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END can be adjusted according to project requirements, including:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Adjusting the operating voltage and winding parameters according to the robot power system;<\/li>\n\n\n\n
      • Changing the reduction ratio according to the required joint speed and grasping force;<\/li>\n\n\n\n
      • Modifying the output shaft or output interface according to the mechanical structure;<\/li>\n\n\n\n
      • Adjusting the mounting arrangement and cable direction;<\/li>\n\n\n\n
      • Selecting suitable drive and feedback configurations according to the control system;<\/li>\n\n\n\n
      • Customizing cable length and connector type according to the available space inside the palm.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        This approach can reduce the need to redesign the complete robotic-hand structure around a standard motor and allows the actuator and MCP joint mechanism to be matched more effectively.<\/p>\n\n\n\n

        Fazit<\/h2>\n\n\n\n

        The MCP joint is one of the main powered joints that enables finger flexion, enveloping grasping, and stable object holding in a dexterous robotic hand.<\/p>\n\n\n\n

        Its actuator must solve several problems at the same time within a limited installation space, including torque output, movement speed, position feedback, wiring, and continuous operation.<\/p>\n\n\n\n

        Die TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END<\/strong> combines a 12 V coreless brushless motor, a 1:28 Planetengetriebe<\/strong>, and a 1:20 worm-and-worm-gear transmission<\/strong>, providing a total reduction ratio of 1:560<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

        The END version further integrates the encoder and motor driver while increasing the axial length by only approximately 5 mm<\/strong>, providing a compact and easy-to-integrate actuator solution for MCP joints in dexterous robotic hands.<\/p>\n\n\n\n

        For teams developing humanoid robotic hands, industrial manipulation hands, or research-oriented multi-finger robotic platforms, this highly integrated miniature joint actuator can reduce repeated integration work between mechanical, electrical, and control systems.<\/p>\n\n\n\n

        As a result, developers can focus more of their efforts on overall hand architecture, grasp planning, motion coordination, and control algorithms.<\/p>\n\n\n\n

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        At a Glance The TSL-PG10K28-KW1317+LG04M20Z-END is a compact integrated actuator designed for MCP joints in dexterous robotic hands. Combining a coreless brushless motor, planetary gearbox, worm gear transmission, encoder, and driver in one module, it provides reliable torque output, closed-loop position control, and simplified system integration within limited palm space. As one of the most […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":10952,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[91],"tags":[],"class_list":["post-10951","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industrial"],"blocksy_meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10951","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10951"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10951\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10953,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10951\/revisions\/10953"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10952"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10951"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10951"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/micromotorpro.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10951"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}