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Kommunikativer Motor für mobilen Roboter

Kompakte und smarte Antriebstechnik für den Griff ins Regalfach
Kommunikativer Motor für mobilen Roboter

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Das Münchner Startup Magazino baut wahrnehmungsgesteuerte, mobile Roboter für automatisierte Warenlager. Dabei vertraut man auf kompakte Antriebstechnik von Faulhaber.

Magazinos Kommissionier-Roboter Toru ermöglicht den stückgenauen Zugriff auf einzelne Objekte. Der Roboter besteht aus einer mobilen Basis, die selbstständig an den Lagerort navigiert, und einer ausfahr- und drehbaren Säule mit Greifsystem. Der adaptive Greifarm kann verschiedene quaderförmige Objekte greifen – vom kleinen Taschenbuch über einen Schuhkarton bis zum schweren Lexikon. Anschließend bringt der Roboter das Objekt zur Versandstation.

Bevor der Roboter das Produkt aus dem Regal nimmt, prüft er, ob das überhaupt möglich ist. Dazu fährt er nah an das Zielfach heran, dreht die Hubsäule an seiner Vorderseite um 90 Grad zum Regal, und ein Greifer fährt zum angegebenen Fach. Mit den eingebauten Kameras verschafft er sich ein Bild von der Situation.

Neben Vision-Kompetenz und Roboter-Intelligenz ist hierbei natürlich auch zuverlässige Antriebstechnik gefragt. Fündig wurden die innovativen Roboterbauer bei Faulhaber in Schönaich. So wird vor dem Ansaugen des Produktes eine Metallzunge ans Regal herangefahren. Diese Aufgabe übernimmt ein Antriebssystem aus bürstenlosem DC-Servomotor der Serie BX4, Motion-Controller und Planetengetriebe. Auch für die Bewegung des Sauggreifers selbst sorgen Antriebe des gleichen Typs. Zieht der Greifarm Produkte aus dem Regal, ist gerade zu Beginn das Losbrechmoment sehr hoch.

Gefragt war also ein Antrieb mit hoher Leistungsdichte, der auch kurzzeitig ein sehr hohes Drehmoment bieten kann. Der eingesetzte, überlastfähige Antrieb liefert mit Leistung von 62 Watt im Dauerbetrieb Nennmomente bis 72 mNm, verkraftet aber auch Spitzenmomente bis 99 mNm. Da die Überlastungen immer nur sehr kurz andauern und die Abstände dazwischen verhältnismäßig lang ausfallen, besteht nicht die Gefahr, dass der Antrieb überhitzt.

Von einem geeigneten Antrieb war aber noch mehr gefordert: Da solche selbstfahrenden, akkubetriebenen Fahrzeuge natürlich möglichst leicht sein sollten, waren beim Logistikroboter auch Antriebe mit geringem Gewicht gefragt.

Gegengewicht gespart

Weiterer Vorteil der leichten Antriebseinheit: Sie erspart ein Gegengewicht. Denn ist der Arm zum Greifen der Ware ausgefahren, sitzt die Antriebseinheit weit oben in vertikal maximalem Abstand zum Roboterschwerpunkt. Bei diesem langen Hebelarm könnte ein schwerer Antrieb den Roboter kippen lassen. Er müsste also mit einem schweren Roboterfuß als Gegengewicht ausgeglichen werden.

Zudem waren kompakte Abmaße gefordert. Mit einem Durchmesser von gerade 32 mm und einer Länge von 85,4 mm punkten die bürstenlosen DC-Servomotoren auch hier. Damit ist es möglich, den Greifer sehr flach zu konstruieren, so dass er auch Pakete aufnehmen kann, die knapp über dem Boden gelagert sind.

Für ein intelligentes Gesamtsystem müssen aber nicht nur die einzelnen Komponenten smart sein, sondern sie müssen ihr Wissen auch untereinander kommunizieren. So sollten sich auch die eingesetzten Antriebe zuverlässig in den Automatisierungsverbund einbinden lassen. Raphael Vering, Entwicklung Maschinenbau bei Magazino, ergänzt daher: „Dass die Antriebe eine CAN-open-Kommunikation unterstützen, war für uns entscheidend.“

Von großem Vorteil war für die Münchner darüber hinaus, dass sie bei den Antriebsexperten eine passgenaue Motion Control Gesamtlösung fanden. Das verschaffte der Entwicklung Raum für die weitere Optimierung der neuen Logistiklösung. „Wir müssen keine Zeit in die Konzeption eigener Regler oder die Integration von Encodern stecken“, erläutert Vering.

Die Motion Controller der Generation V2.5 bilden mit den DC-Servomotoren hochdynamische Positioniersysteme. Als Rückführung nutzen die Münchner die analogen Hallsensoren und sparen sich damit den Einsatz eines zusätzlichen Encoders. Die integrierte Stromregelung der Motion Controller begrenzt das Drehmoment und schützt Elektronik und Motor vor Überlast. Damit lassen sich sogar Störungen erkennen: Wenn sich ein Produkt bei der Entnahme aus dem Regal verklemmt, steigt das Drehmoment und damit der Stromfluss im Motor erkennbar an. Der Motion Controller erkennt daran die Blockade, meldet sie an die Steuerung und stoppt den Vorgang.

Dr. Fritz Faulhaber
GmbH & Co. KG

www.faulhaber.com;
Motek Halle 8, Stand 8412



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