Science-Fiction lässt grüßen: Moog Animatics SmartMotor™ ist grundlegend für Intralogistik-Roboter

Wie sicherlich bekannt ist, sind bereits die sehr viel kleineren Brüder von Konsumer-Marken, die Staubsaugerroboter, mit aktueller Sensorik in der Lage, Räumlichkeiten zu kartografieren, optimale Wege zu berechnen und Hindernissen auszuweichen. Greifen wir das auf und übertragen es auf industrielle intralogistische Anwendungen, befinden wir uns sofort in der Diskussion um die autonomen „AMR“ und „AGV“ als spurgebundene Transporteinheiten (siehe Infokasten). Eine Bewertung, was für die jeweilige Aufgabenstellung als effizientere Lösung in Frage kommt, soll hier jedoch nicht vorgenommen werden. Fakt ist jedenfalls: 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 autonome AMRs zu einer zukunftsweisenden 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.

Durch SmartMotoren von Moog Animatics ist PAL Robotics in der Lage, das Gewünschte zu realisieren. Den verschiedenen Roboterausführungen ist eine Grundplattform gemein, in der sich Steuerelektronik, Sensorik, Akku und die beiden SmartMotoren des Antriebes befinden, je ein Motor pro Antriebsrad. Damit die Einheit stabil fahren kann, befinden sich unter der Bodenplatte noch 4 Stützrollen. In der ca. 54 cm durchmessenden Basis sind Smartmotoren vom Typ SM23165DT-DE-CDS mit 57 x 57 mm Flanschmaß eingesetzt, die nominell auf 48 Volt ausgelegt sind. Sie harmonieren jedoch ebenso perfekt mit der 36V-Versorgung der Einheit, wobei die Leistung jedes Motors bei maximal 204 Watt Dauerleistung liegt. Bei 5.200 Umdrehungen liefert jeder Motor 0,52 Nm Dauerdrehmoment, die Spitzenleistung erreicht 0,84 Nm. Kommunikation untereinander und mit der zentralen Recheneinheit erfolgt über den CAN-Bus.

Warum SmartMotoren von Moog Animatics?

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 ist der Einsatz von unmittelbar miteinander vernetzten SmartMotoren ein gravierendes Effizienz-Plus, gleich in mehrerlei Hinsicht. So ist die hier notwendige Sensorik direkt im Motor integriert, was die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht und mittels Combitronic™ den zentralen Prozessor von Berechnungen entlastet. Das Combitronic-Protokoll nutzt den CAN-Bus neben sonstigen Protokollen, transferiert Daten in Echtzeit zwischen den Motoren und ermöglicht so koordinierte Bewegungsabläufe, wobei einer der beiden SmartMotoren die Master-Funktion übernimmt und den zweiten Motor mitregelt. 

Zudem lässt sich durch diese Integration die Baugruppe kompakter ausführen und neben Gewicht auch noch Kosten reduzieren. Weniger Gewicht plus Entlastung des Hauptprozessors von Rechenvorgängen erhöhen zudem die Energieeffizienz des Roboters, so dass bei unveränderter Akku-Größe 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.

Dr. Jordi Pagès, Head of Intralogistics Solutions bei PAL Robotics äußert sich dazu: „Für uns war die Lösung von Moog Animatics mit den SmartMotoren genau das, was wir als Antrieb für unsere AMR suchten. Mit der Moog-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 Moog-Baugruppe nur ins Gehäuse einklicken und an die Strom- und Datenversorgung koppeln, eine absolute Erleichterung. Dieser proaktive Ansatz, PAL Robotics über die Motorentechnologie hinaus zu unterstützen, hat uns umfassend überzeugt: Denn letztlich spart das Kosten und steigert den Effizienzgrad in unserer Herstellung.“

Ein flexibler Helfer

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 des Herstellers „TIAGo-Base“ für eine Zuladung bis 100 kg und Geschwindigkeit von 1,5 m/s ausgelegt. Die Kommunikation mit dem Netzwerk erfolgt über W-LAN 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. Sofern ähnliche oder übertragbare antriebstechnische Aufgabenstellungen vorliegen, sollte man die Entwickler bei Moog Animatics gleich ansprechen.

Über Moog Animatics

Moog Animatics, seit 2011 eine Marke von Moog Inc., ist ein weltweit führender Anbieter von integrierten Automatisierungslösungen. Mit über 30 Jahren Erfahrung in der Antriebstechnik verfügt das US-Unternehmen seit vielen Jahren über Niederlassungen in Deutschland und Japan, und ein weit verzweigtes Vertriebsnetzwerk weltweit. Weitere Informationen zu Moog Animatics finden Sie unter www.animatics.com.

Über Moog

Moog Inc. ist ein weltweiter Entwickler, Hersteller und Integrator von Präzisionssteuerungskomponenten und -systemen. Die Moog Industrial Group entwickelt und fertigt hochzuverlässige Produkte, Lösungen und Dienstleistungen unter Verwendung von Motion Control und Power / Data-Technologien. Wir kombinieren erstklassige Technologien mit kompetenter beratender Unterstützung in einer Reihe von Anwendungen in den Bereichen Energie, Industriemaschinen, Schiffbau, Test und Simulation, um nur einige zu nennen.
Die Moog Industrial Group erzielte im Geschäftsjahr 2021 mit insgesamt 40 Standorten weltweit einen Umsatz von 892 Millionen US-Dollar. Sie ist Teil der Moog Inc. (NYSE: MOG.A und MOG.B) mit einem Gesamtumsatz von 2,9 Milliarden US-Dollar. 
Weitere Informationen zu Moog finden Sie unter www.moog.de.
 

Weblinks:

Moog Animatics SmartMotor™ mit Combitronic
AMR von PAL Robotics 
Video TIAGo Base

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Legende

Bild 1: SmartMotor™ mit Getriebe – ©Moog
Bild 2: TIAGo Steel und TIAGo Base – ©PAL Robotics
Bild 3: TIAGo Base – ©PAL Robotics
Bild 4: SmartMotor™ mit Getriebe und Anschlüssen – ©Moog
Bild 5: TIAGo Base Shelves – ©PAL Robotics