Bouwdoos voor robotgewrichten

Humanoïde robots komen eraan! Wie ooit bij de “Robocup” de kunstmatige atleten heeft zien voetballen, die weet hoe snel de ontwikkelingen gaan. Een tot dusver onopgelost probleem wordt nu aangepakt door tribokunststof-specialist igus uit Keulen, die een nieuw soort ‘robot-bouwdoos’ voor gewrichten presenteert. Tot nu toe waren ontwerpers namelijk gedwongen om uit een groot aantal losse onderdelen individuele oplossingen 'in elkaar te knutselen'.

 De gewrichten van de nu gepresenteerde "robolink"-bouwdoos worden aangedreven volgens het kabelprincipe, dus op een manier die vergelijkbaar is met het menselijke mechanisme van botten en pezen. Alle datakabels kunnen, naast de pneumatiek en hydraulica, bedrijfszeker in de scharnierarmen worden geplaatst, die ook deel uitmaken van het polymeer skeletdeel van de robot. Ze zorgen voor de aansturing van de beeldvormende, krachtmetende en akoestische sensoren: de kunstmatige zintuigen van humanoïde robots.

 

Flexibele systeembouwdoos, eenvoudigweg samenvoegen

 

Met het nieuwe kunststof skeletdeel begeeft igus zich op onbekend terrein. Directeur dr. Rudolf Bannasch van de Berlijnse onderneming EvoLogics, een hightechbedrijf dat actief is op het gebied van bionica en humanoïde robots, gaf de impuls en ondersteunde de ontwikkeling. "Bij de ontwikkeling van humanoïde robots besteden wij eindeloos veel tijd aan de mechanica", aldus dr. Bannasch. "Wij droomden al lang van een bouwdoos waarvan de onderdelen eenvoudigweg worden samengevoegd." Daarmee zouden de ontwikkelingstijden sterk bekort worden en de programmeurs van de kunstmatige intelligentie sneller aan bod komen. igus heeft op haar beurt jarenlange ervaring op het gebied van humanoïde en industriële robots. Zo zijn bijvoorbeeld autonome mobiele systemen voorzien van polymeertechniek van het Keulse bedrijf en wereldwijd industrierobots uitgerust met multidimensioneel beweegbare "Triflex R"-kabelrupssystemen.

 

Actuatoren loskoppelen van functionele onderdelen

 

De nu nieuw gepresenteerde robot-bouwdoos is in de eerste plaats gericht op robotontwerpers en laboratoria die actief zijn op het gebied van humanoïde systemen en lichtgewicht oplossingen voor handling en automatisering. Met de ontwikkeling beoogde igus de bewegende massa's zo gering mogelijk te houden om de actuatoren los te koppelen van de functionele onderdelen zoals grijpers, handen en zuignappen. Er is in het bijzonder aandacht geschonken aan snelle montage en gebruikersvriendelijk design en aan de toepasbaarheid van de voordelen van tribo-geoptimaliseerde kunststof, zoals een smeermiddelvrije toepassing en een laag gewicht.

 

Robotgewrichten naar believen configureren

 

Het "robolink"-bouwdoosconcept bestaat uit een aandrijf- en besturingseenheid, scharnierarmen in verschillende lengtes en uitvoeringen, gewrichten in uiteenlopende groottes inclusief doorgang voor extra besturingsleidingen. Aan het einde van deze - in lengte variabele - serieschakeling van de gewrichten biedt igus aansluitmogelijkheden voor alle soorten gereedschappen. Aangezien het systeem een modulaire bouwdoos is, kunnen daarmee de meest uiteenlopende humanoïde robotconfiguraties worden geconstrueerd en componenten vervaardigd, van de scharnierarm en de beweegbare graafarm tot "peddelboten" en bijvoorbeeld de "vierbener". De gewrichten kunnen naar believen worden gecombineerd.

 

Slijtvast besturen en bewegen

 

De aandrijf- en besturingseenheid is bewust als "black box" ontwikkeld. Robotontwerpers hebben daarmee de vrije keus of ze met pneumatiek, elektrotechniek of hydraulica willen werken. De scharnierarmen zijn gemaakt van met koolstofvezels versterkte kunststof of andere lichte materialen. De uit kunststof gespoten gewrichten vormen het bionische hart van het skeletdeel van de robot. Ze worden aangestuurd via kabels die zorgen voor de overdracht van de trekkrachten - bij de mens wordt deze functie vervuld door de pezen. De buitenste kabel wordt tegengehouden en aan de binnenste kabel wordt getrokken. Zo vindt de aandrijving plaats van de grijper, de schep, de haak of welk gereedschap de ontwikkelaar ook kiest.

 

Serieschakeling net als bij de mens

 

De kabels worden door de gewrichten en armen geleid, van het volgende gewricht naar het gewricht daarna, enzovoort, vergelijkbaar met de serieschakeling van de gewrichten bij de mens. Per kunststof gewricht zijn slechts vier kabels nodig om het gewricht vrij te laten roteren en zwenken. De kabels zelf zijn vervaardigd van technische kunstvezels. Deze zijn sterk, bezitten een geringe rek, zijn chemicaliënbestendig, smeermiddelvrij en nagenoeg slijtvrij. In vergelijking met staal hebben ze niet alleen wrijvings- en slijtagetechnische voordelen, maar zijn ze vanwege hun geringe gewicht ook energie-efficiënter, aldus fabrikant igus. "Wij hebben het genoegen om met onze tribokunststof nieuw terrein te betreden", aldus directeur Frank Blase. "De nieuwe bouwdoos levert de ontwerpers van humanoïde robots reële voordelen op: lichte, kant-en-klare mechanische oplossingen voor een toekomstgerichte sector."

bron: igus® Nederland