Getriebe Kurzbauendes Gelenkmodul für Roboterhand und Humanoid

Die geschickte Anwendung von Getriebetechnik macht es möglich, eine Roboterhand zu konstruieren, die der Bewegungsfähigkeit, der Statik und der Dynamik einer menschlichen Hand nahe kommt. Wird das Grundelement, aus dem der Roboter besteht, das Gelenkmodul, mechanisch verbessert, lässt sich durch geschickte Varianz und Größenmechanik ein ganzer Humanoid aufbauen.

Anbieter zum Thema

OSWALD Elektromotoren GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Maxon Motor GmbH

Maul Konstruktionen GmbH

Bei der Entwicklung einer Roboterhand besteht die Grundaufgabe darin, möglichst effektiv die Drehbewegung eines leistungsstarken Elektromotors in eine erheblich verstärkte Drehbewegung des Gelenks zu wandeln. Dies lässt sich durch die Anwendung zweier hintereinander geschalteter, hochuntersetzender Getriebe erreichen: einem Exzenter- und einem Schneckengetriebe. Das Schneckengetriebe ist maßgleich mit einem zweiten Schneckengetriebe mit halb so großer Untersetzung (eingängig und zweigängig); dadurch kann ein schnelleres und ein stärkeres Gelenkmodul maßgleich gebaut werden.

Das Gelenkmodul ist äußerst kompakt und stärker als andere Modulen am Markt, die hauptsächlich in Roboterhänden angewendet werden. Dadurch, dass der Drehpunkt seitlich neben der Motor-Getriebe-Achse liegt, baut das Gelenk kürzer und lässt sich ohne Störkante besser zusammenklappen. Das Gelenk wird dadurch beweglicher als vergleichbare mit Kegelradgetrieben. Außerdem entspricht diese Bewegung den Gelenken des menschlichen Körpers, welche sich von der Strecklage in die fast zusammengefaltete Lage bewegen können.

Die verwendeten Getriebe sind nicht filigran, sondern robust und relativ hoch belastbar durch den konsequente Einsatz zweifach stabiler Kugellagerungen der Gelenkverbindungen. Weil die Getriebe einen hohen Wirkungsgrad haben und vollständig kugelgelagert sind, ist es möglich den Gesamtwirkungsgrad über 0,8 zu halten.

Zweifache Kugellagerung macht die Getriebe stabil

Ein zweigeteiltes Innengehäuse und darum ein ebenfalls zweigeteiltes Mantelgehäuse umschließen das Getriebe. In den Zwischenräumen zwischen Innengehäuse und Mantelgehäuse werden die Kabel zum leicht montierbaren Motor an den Seiten geführt. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung – das Innengehäuse hat schraubbare Seitenwangen – ist es möglich, das Gelenkmodul in Ketten aneinander zu bauen und damit äußerst bewegliche Greifer-Gelenkketten mit bis zu vier Gliedern (lediglich die Kabelführung schränkt die Gliederzahl ein) hintereinander anzuordnen. Die Montage des Gelenkmoduls mit seitlich anzuschraubenden ineinander verschachtelten Mantelgehäusehälften ist einfach durchzuführen.

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