Robotertechnik

Gefühlvoll zupacken

Kompaktantriebe für die Service-Robotik
Kompakte Antriebseinheiten aus Kleinmotoren und Getrieben eignen sich für viele Aufgaben. Sie sind robust, zuverlässig und preiswert. Abgestufte Untersetzungen und die einfache Regelung des Motors erfüllen mit Standardbauteilen zahlreiche Anforderungen.

In Industrie und Technik wie auch bei Polizei und Terrorbekämpfung gibt es gefährliche Situationen, bei denen mobile Roboter eingesetzt werden, beispielsweise bei Objektaufklärung oder Bombenentschärfung. Aufgrund der gestellten Aufgaben müssen diese Manipulatorfahrzeuge besondere Anforderungen erfüllen. Exaktes Manövrieren, feinfühlige Arbeit mit Werkzeug und alles bei kleinsten Abmessungen, um im Einsatz auch durch enge Gänge zu kommen. Das stellt besondere Ansprüche an die verwendeten Antriebe. Speziell Kleinmotoren mit kräftigen Getrieben leisten hier Großes.

Für derartige diffizile und gefährliche Aufgaben hat der Spezialist für Fernhantierungstechnik Telerob den Entschärfungsroboter Teodor entwickelt. Der auf Gleisketten geländegängig mobile Roboter wird kabellos über Funk gesteuert. Bleigelakkus versorgen ihn mit Strom; so ist er völlig unabhängig. Wegen des tiefen Schwerpunktes kann der Manipulatorarm bis zu 30 Kilogramm sicher anheben. Mit einem Schwenkbereich von 360 Grad erreicht er jede Stelle rund um das Fahrgestell. Dank Teleskopmodul kann der Arm zusätzlich noch um 400 Millimeter ausfahren, ein oft entscheidender Vorteil beim Werkzeugeinsatz.

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30 Kilogramm Masse müssen aber auch an der Armspitze sicher gehalten werden. Gleichzeitig ist es für viele leichtere Aufgaben aber unumgänglich, fein abgestuft alle möglichen Werkzeuge zu halten und kraftdosiert einzusetzen. Weil an der Spitze des Armes naturgemäß an Bauraum und Masse gespart werden muss, sind für die Greifhand leichte und äußerst kompakte Antriebe gefragt. Daher arbeitet Telerob mit dem Kleinmotorenspezialisten Faulhaber zusammen. Der Greifer muss um 360 Grad schwenkbar sein, gleichzeitig auch feinfühlig bis fest zupacken können. Auch der Stromverbrauch spielt bei akkubetriebenen Geräten eine Rolle – je höher der Antriebswirkungsgrad, um so länger die Einsatzdauer.

Gelöst wurde das Antriebsproblem durch den Einsatz von DC-Bürstenmotoren mit Planetengetriebe und Haltebremse. Die Motoren der Serie 3557 leisten bis zu 26 Watt bei Nennspannungen zwischen sechs und 48 Volt. Zusammen mit den Planetengetrieben der Serie 38/2 können sie so Kräfte bis zu zehn Newtonmeter entwickeln. Das Ganzmetallgetriebe ist dabei langlebig und unempfindlich gegen kurzzeitige Belastungsspitzen. Das Untersetzungsverhältnis kann passend zur Anwendung zwischen 3,7 : 1 und 1526 : 1 gewählt werden. Die kompakte Motor-Getriebeeinheit passt problemlos im oberen Bereich des Manipulatorarmes. Die integrierte Haltebremse sichert auch bei Stromausfall die letzte Position. Bei Wartung oder Beschädigungen ist die kompakte Einheit schnell gewechselt. Der robuste DC-Bürstenmotor stellt auch keine besonderen Ansprüche an die Regelung, eine einfache Steuerung mit Strombegrenzung reicht aus. Die Rückmeldung der Stromstärke über einen Gegendruck am Fernsteuerhebel gibt dem Bediener ein Gefühl für die aufgebrachte Kraft an Zange oder „Handgelenk“. Andreas Zeiff, Dietrich Homburg

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