Kreativer Baukasten für nachgiebige Robotersysteme

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Maxon Motor GmbH

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Biologische Gliedmaßen als Vorbild

Die Robotersysteme sind biologischen Gliedmaßen in Bauweise und Funktion nachempfunden und werden deshalb auch muskuloskelettal genannt. Sie bestehen sowohl aus steifen als auch aus nachgiebigen Elementen. Die steifen Strukturen sind aus carbonfaserverstärktem Kunststoff hergestellte, knochenähnliche Elemente sowie Gelenke mit einem oder zwei Freiheitsgraden. In den Gelenken sind Kugellager verbaut sowie absolute Positionssensoren. Der Bewegungsradius ist ähnlich wie bei biologischen Gelenken.

Im Gegensatz zu konventionellen Robotern sind die Aktoren in den Myorobotics-Systemen von den Gelenken lokal getrennt. In den Myorobotics-Systemen sind die Aktoren wie Muskeln auf den Knochen platziert. Die mit Kraftsensoren ausgestatteten Federelemente an den Aktoren machen die Systeme nachgiebig. Motoren erzeugen die Kräfte der Muskeln, die über ein System von Sehnen, also Seilzügen, auf die passiven Gelenke übertragen werden. Damit ein bidirektionaler Antrieb möglich ist, arbeiten wie auch bei biologischen Muskeln zwei antagonistische Aktoren zusammen. Außerdem ermöglichen die Aktoren das Speichern von Energie. Diese kann für zyklische Bewegungen wie Laufen oder dynamische Bewegungen wie Springen und Werfen genutzt werden. Die Aktoren sind als kostengünstige Komponenten direkt einsatzbereit und auch für andere Anwendungen außerhalb der Myorobotics-Systeme geeignet.

Steuerungsmodule, die auf den Knochenstrukturen fixiert sind, werten die Positions-, Geschwindigkeits- und Torsionsdaten der Sensoren aus. Da dies lokal in den jeweiligen Modulen des Robotersystems erfolgt, können die einzelnen Motoren sehr schnell koordiniert und gesteuert werden. Dies ermöglicht den Systemen reflexähnliche Reaktionen. Gleichzeitig sind die einzelnen Kontrolleinheiten über ein Flex-Ray-Bussystem verbunden, was die Gesamtauswertung aller Daten am PC ermöglicht.

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