Flexible Helfer

Oberhalb der Basiseinheit des Roboters befindet sich der kundenspezifische Aufsatz, z.B. für Pick&Place-Anwendungen.
Oberhalb der Basiseinheit des Roboters befindet sich der kundenspezifische Aufsatz, z.B. für Pick&Place-Anwendungen.
 Oberhalb der Basiseinheit des 
Roboters befindet sich der 
kundenspezifische Aufsatz, z.B. für Pick&Place-Anwendungen.
Oberhalb der Basiseinheit des Roboters befindet sich der kundenspezifische Aufsatz, z.B. für Pick&Place-Anwendungen.Bild: PAL Robotics

Die Fähigkeit aktueller Elektronik und Sensorik, Räumlichkeiten zu kartografieren, optimierte Routen von A nach B zu errechnen, Hindernissen auszuweichen und gegebenenfalls Alternativen zu berechnen, macht AMRs zu einer zukunftsfähigen Lösung. Doch damit allein ist es verständlicherweise nicht getan. Die Transport-Einheiten benötigen ein robustes Antriebssystem für den täglichen harten Einsatz, das in kürzester Zeit auf eingehende Informationen reagieren und die Einheit drehen, stoppen, bremsen oder beschleunigen kann. Kommunikation zwischen Antriebsmotoren und der gesamten Sensorik für Abstände, Lage und Position, sogar evtl. mit Bilderkennung im Abgleich mit der Karte ist essenziell. Hierbei setzt PAL auf die Antriebseinheit Smartmotor von Moog Animatics.

 Das Grundsystem Tiago-Base ist für eine Zuladung bis 100kg ausgelegt.
Das Grundsystem Tiago-Base ist für eine Zuladung bis 100kg ausgelegt.Bild: PAL Robotics

Aufbau des Systems

Den verschiedenen Roboterausführungen ist eine Grundplattform gemein, in der sich Steuerelektronik, Sensorik, Akku und die beiden Motoren des Antriebes befinden. Damit die Einheit stabil fahren kann, befinden sich unter der Bodenplatte vier Stützrollen. In der ca. 54cm durchmessenden Basis sind Motoren vom Typ SM23165DT-DE-CDS mit 57x57mm Flanschmaß eingesetzt, die nominell auf 48V ausgelegt sind. Diese funktionieren jedoch auch mit der 36V-Versorgung der Einheit, wobei die Leistung jedes Motors bei maximal 204W Dauerleistung liegt. Bei 5.200rpm liefert jeder Motor 0,52Nm Dauerdrehmoment, die Spitzenleistung erreicht 0,84Nm. Die Kommunikation untereinander und mit der zentralen Recheneinheit erfolgt über den CAN-Bus.

Über Drehrichtung und Geschwindigkeit des einzelnen Antriebsrades werden die Rechts- und Linkskurven, Beschleunigung und Bremsung sowie komplette Drehungen realisiert. Um das mit der notwendigen Präzision zu tun, müssen beide Motoren jederzeit wissen, wo der andere Motor gerade steht, welche Drehrichtung und Geschwindigkeit er aufweist, ergo einen beständigen Abgleich von Soll und Ist durchführen.

Dabei bietet der Einsatz von unmittelbar miteinander vernetzten Motoren von Vorteile. So ist die hier notwendige Sensorik direkt im Motor integriert, was die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und mittels Combitronic-Protokoll den zentralen Prozessor von Berechnungen entlastet. Combitronic nutzt den CAN-Bus neben sonstigen Protokollen, transferiert Daten in Echtzeit zwischen den Motoren und ermöglicht so koordinierte Bewegungsabläufe, wobei einer der beiden Motoren die Master-Funktion übernimmt und den zweiten Motor mitregelt. Zudem lässt sich durch diese Integration die Baugruppe kompakter ausführen und neben Gewicht auch Kosten reduzieren.

Weniger Gewicht plus Entlastung des Hauptprozessors von Rechenvorgängen erhöhen zudem die Energieeffizienz des Roboters, so dass bei unveränderter Akkugröße entweder mehr Laufzeit oder mehr Zuladung für den Anwender zur Verfügung stehen. Dieser Aspekt wird noch durch die getrennte Spannungsversorgung für Motorregler und Verstärker ergänzt. Der Verstärker wird bei geringem Bedarf abgeschaltet, Motorregler und Software bleiben weiterhin versorgt.

 Pro Antriebsrad wird jeweils ein Motor verbaut, die Kommunikation zwischen den Antriebseinheiten läuft über das Combitronic-Protokoll des Herstellers.
Pro Antriebsrad wird jeweils ein Motor verbaut, die Kommunikation zwischen den Antriebseinheiten läuft über das Combitronic-Protokoll des Herstellers.Bild: Moog GmbH

Der proaktive Ansatz überzeugt

Dr. Jordi Pagès, Head of Intralogistics Solutions bei PAL Robotics äußert sich dazu: „Mit der Entwicklung besprachen wir unsere gesamte Aufgabenstellung und Moog bot uns an, die komplette Baugruppe Motoren und Getriebe für uns vorzufertigen, da man darin sehr erfahren sei. Aktuell brauchen wir die Baugruppe nur ins Gehäuse einklicken und an die Strom- und Datenversorgung koppeln, eine absolute Erleichterung. Dieser proaktive Ansatz hat uns umfassend überzeugt: Denn letztlich spart das Kosten und steigert den Effizienzgrad in unserer Herstellung.“

Oberhalb der Basiseinheit des Roboters befindet sich der kundenspezifische Aufsatz, der den Transport der Güter oder aber auch eine gezielte Handhabung wie selbsttätig greifen, ablegen etc. realisiert. Insgesamt ist das Grundsystem Tiago-Base für eine Zuladung bis 100kg und Geschwindigkeit von 1,5m/s ausgelegt. Die Kommunikation mit dem Netzwerk erfolgt über WLAN oder Bluetooth, an der Ladestation auch über LAN- oder USB-Anschlüsse. Seine Umgebung erfasst der Roboter durch Laser. Die direkte Bedienung durch den Benutzer im Feld ist durch ein Touchpanel und LED-Status-, bzw. Audioausgabe möglich.

Fazit

Ähnlich dem Menschen, bei dem viele Reflexe und Muskelaktivitäten vom Rückenmark verarbeitet werden, um das Hirn zu entlasten, finden wir den vergleichbaren Ansatz durch Combitronic in der direkten Kommunikation der SmartMotoren miteinander. Schnellere, effizientere Reaktion und erhöhte Energieausnutzung bei geringerer Baugröße ergeben ein Optimierungspotenzial für viele weitere Applikationen.

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