Agiler kollaborativer Roboter

Forschende an der kanadischen Universität Laval entwickeln einen neuartigen, kollaborativen Roboter mit der Beweglichkeit eines Menschen.

Kollaborative Roboter (sogenannte Cobots) sind Roboterarme, die von menschlichen Nutzern direkt bedient werden und so auch ohne komplexe Programmierschnittstellen Aufgaben erlernen können. Kommerziell erhältliche Cobots basieren auf seriellen Architekturen. Die verwendeten Aktuatoren haben eine grosse Untersetzung und sind daher nicht mechanisch rückdrehbar. Kraft-/Drehmomentsensoren steuern die Reaktion auf Kräfte, die von menschlichen Benutzern auf den Roboter aufgebracht werden. Diese Art von Roboter kann daher nicht mit der menschlichen Beweglichkeit mithalten, was seinen Einsatz bei von Menschen geführten Aufgaben eher unnatürlich macht.

Forschende der Universität Laval verfolgen hier einen anderen Ansatz. Sie schlagen einen kollaborativen Roboter vor, der auf einer parallelen Architektur aufbaut. Das reduziert nicht nur die Bewegungsträgheit deutlich, sondern lässt auch die Platzierung der Aktuatoren auf dem Sockel oder in Sockelnähe zu. So können Aktuatoren mit Direktantrieb verwendet werden, was die mechanische Rückdrehbarkeit am Roboter ermöglicht und Kraft-/Drehmomentsensoren überflüssig macht. Damit auch ohne Getriebe ausreichend Drehmoment verfügbar ist, werden die drehmomentstarken Flachmotoren EC 90 flat eingesetzt. In den Roboterbeinen sind Gegengewichte angebracht, um die statischen Drehmomente der Aktuatoren zu vermindern. Die mechanische Rückdrehbarkeit des Roboters sorgt für eine mühelose und intuitive Interaktion zwischen Mensch und Roboter. Ausserdem kann so eine sehr einfache und effektive Steuerung verwendet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Roboterarchitektur ist, dass auch ein Greifer von den Sockelaktuatoren aus betrieben werden kann. Dank der Rückdrehbarkeit, der geringen Bewegungsträgheit und des Direktantriebs kann der Roboter die Beweglichkeit eines menschlichen Arms erreichen. Er eignet sich daher besonders gut für mühelose, intuitive und agile physische Mensch-Roboter-Interaktionen mit hoher Bandbreite, wie in den Videos auf dieser Seite gezeigt wird.