Badminton-Roboter Jada

Spiel mit mir!

Industriestoßdämpfer mit hoher Energieaufnahme
Der Badmintonschläger und seine um zwei Achsen drehbare Hand fahren auf dem Schlitten in der Horizontalen hin und her. Die Achsen sind mit Kleinstoßdämpfern und Tubus-Strukturdämpfern ausgerüstet und bestimmen Schlaghärte und Schlagrichtung.
Für die Sicherheit der drei beweglichen Achsen eines Hightech-Badminton-Roboters sorgen Dämpfungselemente von ACE aus Langenfeld.

FMTC, ein unabhängiges Forschungszentrum in Belgien, das auf Non-Profit-Basis belgischen Institutionen als Hilfe für neue Projekte zur Verfügung steht, hat ein mechatronisches Demonstrationsobjekt gefertigt: einen Badminton-Roboter. Er heißt Jada und ist ein interessanter Prototyp, um neue Technologien und Konzepte auszuprobieren. Beim Federball kann er es bereits mit menschlichen Gegnern aufnehmen. Er beschleunigt mit drei g und damit schneller als ein Formel-1-Rennwagen. Zwei Kameras fungieren als Augen, drei Rechner als Gehirn zur Steuerung der „Hand-Auge-Koordination“ und drei Motoren als Muskeln. Jada agiert auf drei Achsen frei beweglich und absolut akkurat, teilt das Unternehmen Flanders‘ Mechatronics Technology Centre, kurz FMTC, mit. Dort wurde dieser Roboter entwickelt, um zu zeigen, was die Ingenieure aus dem unabhängigen belgischen Forschungszentrum in Leuven zu leisten imstande sind. Innovativ wie ihre Produkte ist auch die Positionierung: Sie arbeiten als Bindeglied zwischen wissenschaftlichen Forschungen von Universitäten, Hochschulen und Industrie. Ziel ist es, den Mitgliedern Wettbewerbsvorteile durch innovative Technologien zu verschaffen. Um von diesen Vorzügen dauerhaft profitieren zu können, müssen die Ingenieure auch größtmögliche Sicherheit bei ihren Konstruktionen generieren. In diesem speziellen Fall ist dabei vor allem zu berücksichtigen, dass der den Badmintonschläger haltende Arm auf einem Schlitten entlang der horizontal ausgerichteten Hauptachse verfährt. Da der Schlitten insgesamt 50 Kilogramm wiegt und in kürzester Zeit auf bis zu drei Meter pro Sekunde beschleunigt wird, würde bei einem Versagen der für das Abbremsen zuständigen Steuerung ein Crash entstehen, der zu einem wirtschaftlichen Totalschaden der Anlage führen könnte.

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Dämpfer für extreme Bremskräfte

Damit der Badminton-Roboter spieltauglich ist, muss er binnen kürzester Zeit seine Richtung wechseln können. Jada ist deshalb dafür ausgelegt, mit maximal 30 Meter pro Quadratsekunde abzubremsen – ein Stopptempo, das der dreifachen Erdbeschleunigung entspricht. Diese Bremskräfte sind extremer als bei rasanten Achterbahnen oder beim Rennsport. Die Kräfte im unkontrollierten Störfall sind noch einmal deutlich höher, die Anforderungen an die hier eingesetzten Notstopper also enorm. Für diese Aufgabe nutzt man Industriestoßdämpfer des Typs MC4575M-0 von ACE. Die mit modernster Dämpfungstechnik arbeitenden Maschinenelemente nehmen die kinetische Energie des schweren Schlittens auf einer kleinen Distanz von 75 Millimeter sanft auf und bremsen, ohne dass die Endlagen der Konstruktion Schaden nehmen. Dafür sorgt eine maximal zulässige Kraftaufnahme von 1.020 Newtonmeter pro Hub. Die selbsteinstellenden und wartungsfreien Dämpfer sind kompakt gebaut und deshalb leicht in bestehende Konstruktionen integrierbar.

Der Badmintonschläger ist in einer um zwei Achsen drehbaren Hand montiert, die auf dem bereits erwähnten Schlitten in der Horizontalen hin- und herfährt. Dabei handelt es sich um eine die Schlaghärte bestimmende sowie eine die Schlagrichtung vorgebende Achse. Die erste wurde von den Konstrukteuren als „hitting axe“, die zweite als „rotating axe“ bezeichnet. Bei der hitting axe werden Kleinstoßdämpfer, bei der rotating axe Strukturdämpfer der Serie Tubus von ACE verbaut. Die Technik der Kleinstoßdämpfer ist dabei identisch zu der von den Industriestoßdämpfern der Hauptachse; sie sind jedoch für deutlich geringere Kräfte konzipiert, die nur rund zwei Prozent von jenen Werten betragen, welche die starken MC-Industriestoßdämpfer abbauen. An diesem Teil des Badminton-Roboters reichen die Bremsleistungen der Kleinstoßdämpfer aus. Zudem sind die aus Co-Polyester-Elastomer bestehenden Tubus-Strukturdämpfer als kostengünstige Alternative zu den Stoßdämpfern integriert worden; das ist überall dort möglich, wo kein punktgenaues Stoppen nötig ist.
Während Jada bislang das Grundlinienspiel beherrscht, soll er sich in absehbarer Zeit mithilfe eines Magnetfeldes noch freier auf dem Spielfeld bewegen können. Auch hier wollen FMTC und ACE in Kooperation adäquate Brems- und Dämpfungselemente einsetzen. pb

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