Von Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Tiefseeinfrastruktur bis zur Inspektion von Klärbecken. Von explosionsgefährdeten Einsatzorten in der Öl- und Gasindustrie bis hin zu verschmutzten und gefährlichen Baustellen. Von der Probenahme zu Forschungszwecken bis zur Suche und Bergung in Katastrophengebieten. In diesen und vielen anderen Fällen übernehmen Feldroboter Aufgaben, die für Menschen unzumutbar und gefährlich sind. Angesichts des anhaltenden Fachkräftemangels eignen sich Roboter auch ideal für Tätigkeiten, für die keine menschlichen Arbeitskräfte zur Verfügung stehen.
Die größten Herausforderungen für Feldroboter bestehen darin, dass sie in unstrukturierten Umgebungen arbeiten und anspruchsvolle Aufgaben erfüllen müssen, oft ununterbrochen, Tag und Nacht. Für diese schwierigen und spezialisierten Aufgaben entwickeln die Hersteller eine Vielzahl von Robotern, die jeweils für einen bestimmten Zweck bestimmt sind.
Dies können große und leistungsfähige Roboter sein, z. B. Bauroboter, die beim Bau von Brücken und Gebäuden helfen. Manchmal müssen die Systeme über große Entfernungen und unter schwierigen Bedingungen zuverlässig funktionieren, wie z. B. automatische Lenk- und Steuersysteme für große autonome Lastkraftwagen im Bergbau. Sie können aber auch sehr kompakt und unauffällig sein, z.B. Aufklärungsroboter für militärische Zwecke. Sie können unter extremen Bedingungen eingesetzt werden, z. B. im Meer oder im Weltraum. Sie können Arbeiten ausführen, die besondere Geschicklichkeit erfordern, z. B. Obst pflücken.
Diese speziellen Anwendungen erfordern hochentwickelte Antriebssysteme, Automatisierungssoftware und Wartungsverfahren, die eine hohe Einstiegshürde darstellen, sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf den Schulungsaufwand für das Bedienpersonal. Infolgedessen wächst das Interesse am Angebot von Robotern als Service (RaaS).
Beispielsweise mieten Bauunternehmen einen Roboter, der mehrere Phasen des Brückenbaus übernimmt und rund um die Uhr im Einsatz ist, so dass die Arbeiten schneller und mit geringerem Risiko durchgeführt werden können, während sich die menschlichen Arbeitskräfte auf andere wichtige Aufgaben konzentrieren können. Nach Abschluss der Arbeiten kann der Roboter an den RaaS-Anbieter zurückgegeben werden, der ihn für den Einsatz auf einer anderen Baustelle wieder vermietet. Bei Leasingrobotern ist die Auslastung oft besonders hoch, so dass Langlebigkeit und Zuverlässigkeit eine wichtige Rolle spielen.
Herausforderungen und Anforderungen an die Antriebstechnik von Feldrobotern
Bei Robotern spielt die Antriebstechnik eine wichtige Rolle, wobei die Anforderungen an die Antriebe von Feldrobotern besonders hoch sind. Zuverlässigkeit, Effizienz und effektive Integration sind entscheidende Kriterien für die Leistung von Robotern, die an einer Vielzahl von ungewöhnlichen Orten eingesetzt werden. Der Ausfall einer Antriebskomponente oder leere Akkus während des Robotereinsatzes können teuer, zeitaufwändig und sogar gefährlich sein.
Man denke z.B. an Unterwasserroboter, die in einer Umgebung mit hohem Druck oder in einem Abwassertank an Leistung verlieren. Oder ein Minensuchroboter, der in einem für Menschen unsicheren Bereich unter Tage nicht mehr funktioniert. Oder ein Raumfahrzeug, bei dem mehr als 100 Millionen Kilometer von der Erde entfernt eine wichtige Funktion ausfällt. In solchen Situationen wird ein teurer Roboter unbrauchbar, wenn er nicht geborgen werden kann - und die Bergung kann sich als äußerst schwierig, gefährlich oder unmöglich erweisen.
Schlimmer noch, ein ausgefallener Roboter kann sogar die gesamte Produktion zum Stillstand bringen, und die Kosten für ungeplante Ausfallzeiten im Baugewerbe, in der Öl- und Gasindustrie, im Bergbau und in anderen Branchen können astronomisch hoch sein.
Zuverlässige und leistungsfähige Antriebssysteme minimieren das Ausfallrisiko, erhöhen die Arbeitseffizienz und maximieren die Einsatzzeit eines Roboters. Die Motoren dieser Roboter müssen folgende Eigenschaften aufweisen:
- Ordnungsgemäße Integration mit anderen Elementen der Roboterkonstruktion, z. B. Spannungswellengetriebe oder andere Getriebekomponenten.
- Richtige Dimensionierung und Erzielung von Dauer- und Spitzendrehmomenten sowie Betrieb im optimalen Drehzahlbereich für den Anwendungsfall.
- Möglichst kompakte Bauweise bei gleichzeitiger Erfüllung der Leistungsanforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles.
- Geringe Erwärmung, um Überhitzung zu vermeiden und die volle Leistung auch bei extremen Umgebungstemperaturen zu gewährleisten.
- Robuste und zuverlässige Konstruktion, die allen Bedingungen standhält, denen der Feldroboter ausgesetzt sein kann.
- Entwickelt und gebaut, um alle speziellen Anwendungsanforderungen zu erfüllen, z. B. Unterwassermotoren für Unterwasserroboter, Washdown-Motoren für den Einsatz in verschmutzter und bewetterter Umgebung oder entsprechend zertifizierte explosionsgeschützte Motoren für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.
- Zuverlässige Lieferung und weltweiter Support während der gesamten Lebensdauer des Roboterprogramms.
Kollmorgen liefert
Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung von Hochleistungsmotoren, die speziell für den Einsatz in Gelenkarmrobotern und anderen Roboteranwendungen optimiert sind, kennt Kollmorgen die hohen Anforderungen an Feldroboter, bei denen Ausfälle nicht akzeptabel sind.
Zu den Hauptmerkmalen gehören eine hohe Polzahl und Wicklungen, die die Kernkraftverluste auf ein Minimum reduzieren, sowie Lamellen, die die statische Reibung und die viskose Dämpfung minimieren – all dies gewährleistet einen effizienteren Betrieb der Motoren über einen längeren Betriebszeitraum und eine geringere Erwärmung zugunsten einer verbesserten Zuverlässigkeit des Systems.
Die gehäuselosen Motoren für Robotergelenke verfügen über eine große Durchgangsbohrung und ein günstiges Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser. Dadurch können das Gesamtgewicht, die Länge und die Trägheit der Gelenke reduziert werden, während die Versorgungs- und Rückführungskabel sowie andere Komponenten leicht untergebracht werden können. Viele der gehäuselosen Motoren lassen sich mit handelsüblichen Wellgetrieben (Spannungswellengetrieben) kombinieren und ermöglichen dadurch wirtschaftlichere und zuverlässigere Roboterkonstruktionen.
Darüber hinaus bietet Kollmorgen kostengünstige Modifikationen der Motorwicklungen an, um die Anforderungen der jeweiligen Anwendung hinsichtlich Drehzahl, Dauer- und Spitzendrehmoment optimal zu erfüllen. Im Gegensatz zu über- oder unterdimensionierten Motoren, die die Systemeffizienz und -zuverlässigkeit beeinträchtigen können, liefern Kollmorgen Motoren genau die Leistung, die für die jeweilige Anwendung erforderlich ist - und das bei minimalem Gewicht, Platzbedarf und Energieverbrauch.
Kollmorgen liefert auch Motoren, die für den Einsatz in der Tiefsee, in explosionsgefährdeten Umgebungen, bei schlechtem Wetter, in großen Höhen, im Weltraum und anderen extremen Umgebungen entwickelt wurden. Aufgrund der Vielzahl hochspezialisierter Anwendungen fordern OEMs im Rahmen der Marktentwicklung neuer Feldroboter häufig ein Rapid Prototyping und vergeben Erstaufträge nur in geringen Stückzahlen. Während die meisten Anbieter von Antriebstechnik bei solchen Anfragen zögern, nimmt Kollmorgen solche Spezialprojekte gerne an.
Dank Kollmorgens kooperativem Engineering-Ansatz, der großen Auswahl an Produktoptionen, der hervorragenden Engineering-Kapazitäten und der lokalen Entwicklungsteams profitieren Sie von kürzeren Entwicklungszyklen und einer schnellen Markteinführung von Feldrobotern, die sich durch höhere Leistung, Zuverlässigkeit und längere Lebensdauer auszeichnen. Mit weltweiten Produktions- und Supporteinrichtungen, unserem Engagement für zuverlässige Qualität und jahrzehntelanger Erfahrung in der Robotik ist Kollmorgen Ihr Partner für den langfristigen Erfolg Ihrer Feldroboter.
Weitere Informationen
In unserer online verfügbaren Schulung Verbessern Sie die Effizienz von Robotern durch die Motorenkonstruktion und -auswahl erfahren Sie, wie wir die schwierigsten Herausforderungen bei der Entwicklung von Motoren für Roboter lösen. Weitere Informationen zu den Vorteilen dieses Motors, der speziell für den Einsatz in Robotern entwickelt wurde, finden Sie in unserer Broschüre TBM2G Gehäuselose Motoren Auf Anfrage vereinbaren wir sehr gerne einen Termin für ein Beratungsgespräch von Ingenieur zu Ingenieur zur Klärung Ihrer individuellen Projektanforderungen.
