Moduł przegubowy dla robotów
igus: gotowe rozwiązania dla robotów humanoidalnych – pomysły oparte na bionice 
Nadchodzą roboty humanoidalne ! Kto na „RoboCup” widział sztucznego sportowca grającego w piłkę nożną wie, jak szybko się rozwija ta dziedzina. Jednemu z nierozwiązanych dotychczas problemów poświęcił swoją uwagę specjalista od trybologicznych tworzyw sztucznych – firma igus z Kolonii, która na Targach Hanowerskich pokazała po raz pierwszy nowoczesny „moduł robota” – przegub. Dotychczas bowiem konstruktorzy byli zmuszeni „składać” indywidualne rozwiązania z wielu pojedynczych części.
Przeguby zaprezentowanego teraz modułu „robolink” są poruszane przy użyciu cięgien, a więc podobnie jak w ludzkim mechanizmie kości i ścięgien. W należących do szkieletu robota polimerowych ramionach przegubu można ułożyć obok pneumatyki i hydrauliki także wszystkie przewody do transmisji danych. Sterują one czujnikami obrazu, pomiaru siły i akustycznymi, czyli sztucznymi organami zmysłu robotów humanoidalnych.
Uniwersalny moduł systemowy, łatwy w montażu
Swoją nową częścią szkieletu z tworzywa sztucznego igus wkracza na niezdobyty ląd. Impuls i wsparcie przy pracach konstrukcyjnych dał Dr. Rudolf Bannasch, Dyrektor berlińskiej firmy EvoLogistics – przedsiębiorstwa hightech zajmującego się bioniką i robotami humanoidalnymi. „Przy konstruowaniu robotów humanoidalnych nieskończenie wiele czasu spędzamy nad mechaniką” – powiedział Dr. Bannasch. „Już dawno marzyliśmy o module, którego elementy po prostu wciska się jeden w drugi.” Moduł ten pozwolił na znaczne skrócenie etapu rozwoju a programiści sztucznej inteligencji mogli wcześniej zacząć działać. igus z kolei ma wieloletnie doświadczenie w dziedzinie robotów humanoidalnych i przemysłowych. Przykładem mogą być autonomiczne systemy mobilne z łożyskami tej firmy oraz stosowane na całym świecie roboty przemysłowe z poruszającymi się w wielu płaszczyznach systemami prowadników przewodów „Triflex R”.
Aktuatory oddzielone od elementów funkcyjnych
Zaprezentowany teraz moduł do robota skierowany jest przede wszystkim do konstruktorów robotów i laboratoriów, które działają w dziedzinie systemów humanoidalnych oraz rozwiązań o lekkich konstrukcjach do manipulacji i automatyzacji. Celem firmy igus było możliwie jak największe ograniczenie poruszanych mas, aby możliwe było odsprzężenie aktuatorów od elementów funkcyjnych, jak chwytaki, dłonie, przyssawki. Szczególny nacisk położono przy tym na szybki montaż i design przyjazny dla użytkownika oraz na możliwość wykorzystania zalet tworzywa sztucznego zoptymalizowanego pod kątem właściwości trybologicznych, takich jak brak konieczności smarowania i niewielka masa.
Dowolna konfiguracja przegubów robota
Koncepcja modułowa „robolink” składa się z jednostki napędowej i sterującej, ramion przegubów w różnych długościach i wersjach, samych przegubów w różnych wielkościach wraz z przejściami dla dodatkowych przewodów sterujących. Na końcu tego zespołu przegubowego o dowolnie dobranej długości igus zamontował element pozwalający na podłączenie wszelkiego rodzaju narzędzi. Ponieważ system jest zespołem modularnym, może być wykorzystywany do konstruowania najróżniejszych humanoidalnych konfiguracji robotów – od ramienia przegubowego i ruchomego ramienia z czerpakiem poprzez „kajaki” do czworonogów. Przeguby mogą być dowolnie kombinowane.
Sterowanie i ruch odporne na ścieranie
Jednostka napędowa i sterująca jest świadomie skonstruowana jako „black box”. Projektanci robotów mają w ten sposób swobodny wybór i mogą zastosować pneumatykę, elektrotechnikę lub hydraulikę. Ramiona przegubów wykonane są z tworzywa sztucznego wzmacnianego włóknem węglowym lub z innych lekkich materiałów. Bioniczne „serce” szkieletu robota tworzą wykonane metodą wtrysku przeguby z tworzywa sztucznego. Są one sterowane cięgnami, które przenoszą siły rozciągające – u człowieka funkcję tę spełniają ścięgna. Zewnętrzne cięgno jest trzymane a wewnętrzne rozciągane. W ten sposób napędzany jest chwytak, czerpak, hak lub jakiekolwiek inne narzędzie wybrane przez konstruktora.
Połączenie szeregowe jak u człowieka
Cięgna są prowadzone przez przeguby i ramiona od jednego do kolejnego przegubu i dalej, podobnie jak szeregowe połączenie przegubów u człowieka. Na każdy przegub z tworzywa sztucznego potrzebne są tylko cztery cięgna, aby przegub mógł się swobodnie obracać i odchylać. Same cięgna wykonane są z technicznego włókna sztucznego. Mają one dużą wytrzymałość, wykazują niewielkie wydłużenia, są odporne na chemikalia, nie wymagają smarowania i prawie się nie ścierają. W przeciwieństwie do stali, obok zalet związanych z tarciem i zużywaniem się, ze względu na ich niewielką masę są bardziej efektywne energetycznie, tak wypowiada się producent – firma igus. „Cieszymy się, że możemy wejść z naszym trybologicznym tworzywem na nowe pole działania” – powiedział Dyrektor Frank Blase. „Nowy moduł przynosi wiele korzyści konstruktorom robotów humanoidalnych: lekkie, gotowe rozwiązanie mechaniczne dla przyszłościowej branży.”
Specjalista od zastosowania tworzyw sztucznych – igus GmbH, Kolonia, skonstruował cały fragment szkieletu dla robotów humanoidalnych, który jest lekki i nie wymaga konserwacji. Nowy moduł „robolink” jest wszechstronny i łatwy w montażu. Dzięki niemu konstruktorzy nie muszą już składać indywidualnych rozwiązań z wielu pojedynczych części.
Wystarczy wcisnąć jeden element w drugi: nowy systemowy moduł z jednostką napędową i sterującą, ramieniem przegubu o różnych długościach i wersjach, samym przegubem w różnych wielkościach wraz z przejściami na dodatkowe przewody sterujące. Do tego możliwość zamontowania wszelkiego rodzaju narzędzi.
Bionicznym sercem są przeguby z tworzywa sztucznego odpornego na ścieranie, które można dowolnie konfigurować. Przewody są przeciągnięte przez przeguby i ramiona w sposób gwarantujący ich prawidłową funkcję.
Cięgna w przegubach przenoszą siły rozciągające. Na każdy przegub potrzebne są tylko cztery cięgna, aby przegub mógł się swobodnie obracać i odchylać. Dzięki temu aktuatory zostały odsprzężone od elementów funkcyjnych.
Źródło: www.igus.pl
Comments