BLDC-Motoren, Muskel der Roboter
BLDC-Motoren sind die Muskeln von Robotern
Bildmaterial Rethink Robotics USA

BLDC-Motoren sind die Muskeln von Robotern

Bürstenlose Gleichstrommotoren sind die Muskeln moderner Roboter. Damit sie individuell und reibungslos funktionieren, müssen die Entwickler der PM DM GmbH im Vorfeld alle Anforderungen kennen. Die Entwicklung solcher Spezialmotoren kann nur gemeinsam mit dem Kunden bewerkstelligt werden. Ohne diesen Dialog ist eine Spezialisierung sehr zeit- und kostenintensiv.

Arbeit, Arbeitsprozesse und die Koordination von Arbeit haben einen erheblichen Anteil an der technischen, kulturellen und sozialen Entwicklung der Menschen und spielen in unserer Gesellschaft eine große Rolle. Wir träumen davon, von der Arbeit entlastet zu werden, wenn es um schwere, monotone oder gar gefährliche Tätigkeiten geht. Roboter sind schon jetzt aus vielen Bereichen des Arbeitslebens gar nicht mehr wegzudenken. Vorrangig werden sie für Einsätze mit immer wiederkehrenden Abläufen und Aufgaben konzipiert. Schließlich muss sich die aufwändige Entwicklung und Herstellung der Roboter auch lohnen und der Einsatz rentabel sein. Die Entlastung des Menschen von gesundheitsgefährdender Arbeit ist ein wichtiges Motiv für den Einsatz von Robotern. Man kann ohne Einschränkung feststellen: Industrie- und Serviceroboter erledigen heute schon eine Vielzahl an Aufgaben mit einem höheren Maß an Präzision und Geschwindigkeit als Menschen. Das Roboterzeitalter hält hier einiges bereit. Dinge, für die wir heute noch selbst Hand anlegen müssen, werden die "Maschinenmenschen" in Zukunft übernehmen. Das Bild hunderter Schweißroboter in den Fertigungsstraßen der Automobilbauer hat sich in den Köpfen der Menschen längst eingeprägt. Heutige Roboter werden jedoch dem Menschen immer ähnlicher und besetzen weitere Positionen und Nischen in der industriellen Produktion oder erobern gar unsere Haushalte um uns hilfreich unter die Arme zu greifen. Eine neue Generation von "Maschinenmenschen" rollt in diesem Jahrhundert auf uns zu. Sie kommen nicht in Fleisch und Blut. Ihre Intelligenz und Beweglichkeit verdanken diese Maschinen, abgesehen von der komplexen, intelligenten Software, ausgefeilter Technik und Mechanik, die ihnen scheinbar Leben einhauchen. Oft werden die Komponenten speziell für diesen Zweck entwickelt. Von der PMDM GmbH entwickelte bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) sind beispielsweise die künstlichen Muskeln von BAXTER, einem menschenähnlichen Roboter, den das US-amerikanische Unternehmen Rethink Robotics für industrielle Anwendungen entwickelt hat. Dieser muskelbepackte Typ kommt ohne aufwendige Programmierungen aus, denn der Besitzer führt einfach mit den Armen und Händen die Bewegungen durch, die der lernfähige Roboter anschließend selbständig erledigt. Baxter ist geschaffen für den Einsatz unter Menschen und ist in den USA bereits auf dem Markt. Er erkennt seine Umgebung und erstarrt sofort, wenn ein menschlicher Mitarbeiter zu dicht in seine Nähe kommt oder ihn kurz berührt. An einen Arbeitstisch gestellt, verrichtet er niedrigere Aufgaben, wie das Verpacken von Waren oder leichte Montagetätigkeiten. Doch schon eine einfache Bewegung setzt allerdings die Bewegung verschiedener Gelenke voraus d.h., mehrere Motoren in seinem künstlichen Körper müssen gleichzeitig unterschiedliche, präzise Drehbewegungen absolvieren. Statt mit verschleißanfälligen Bürsten arbeitet ein BLDC-Motor mit elektronischen Hallsensoren, die die Statorspulen kommutieren. Die Sensoren, die mit besonderer Software gesteuert werden, dienen auch zur Positionserfassung. Darin liegt einer der Schwerpunkte heutiger Antriebsentwicklung - in der Software und Elektronik. Je sorgfältiger sie ausgearbeitet werden, um so effizienter funktioniert der Motor und vielseitiger sind seine Einsatzgebiete. Die Kundennähe ersetzt eine raffinierte Closed Loop Regelung, bei der die Motoren frei parametrisiert werden nicht, sondern die persönliche Nähe zum Kunden ist für PM DM eine fundamentale Voraussetzung. Entwicklungsteams besprechen, beraten und entwickeln gemeinsam mit den Kunden individuelle Antriebslösungen, die speziell auf die Anwendungen zugeschnitten werden. Ein Dutzend spezieller BLDC-Motoren ist also verantwortlich dafür, dass Baxter in der Produktionshalle seine Arme schwingen kann. Es sind besondere Motoren, die für diese Anforderungen mit dem Kunden entwickelt wurden.

Die Möglichkeiten zukünftiger autarker Robotersysteme sind nur realisierbar, wenn Bedienung und aktive Steuerung entscheidend vereinfacht werden und die Zusammenarbeit mit den externen Entwicklern reibungslos funktioniert. Im Falle Baxter gehören stundenlange Programmierarbeiten des Roboters der Vergangenheit an.

 
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