Schutz von ACE für Hightech-Badminton-Roboter
(PresseBox) - FMTC, ein unabhängiges Forschungszentrum, das auf non-profit-Basis belgischen Institutionen als Hilfe für neue Projekte zur Verfügung steht, hat kürzlich ein in jeder Beziehung interessantes mechatronisches Demonstrationsobjekt zu Ende gebracht: einen Badminton-Roboter, der als nützlicher Prototyp fungiert, um neue Technologien und Konzepte auszuprobieren. Beim Federball kann er es bereits mit menschlichen Gegnern aufnehmen. Für die Sicherheit seiner drei beweglichen Achsen sorgen unterschiedliche Dämpfungselemente der ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld.
Der in Belgien als Demonstrationsobjekt entwickelte und Jada getaufte Badminton-Roboter beschleunigt mit dem Dreifachen der Erdgeschwindigkeit und damit schneller als ein Formel-1-Rennwagen. Zwei Kameras fungieren als Augen, drei Rechner als Gehirn zur Steuerung der "Hand-Auge-Koordination" und drei Motoren als Muskeln. "Auf drei Achsen frei beweglich und absolut akkurat arbeitend, sind eigene Fehler von Jada so gut wie ausgeschlossen", erläutert Joe De Waele, Business Development Manager des Unternehmens Flanders' Mechatronics Technology Centre, kurz FMTC. Dort wurde dieser Roboter entwickelt, um zu zeigen, was die Ingenieure aus dem unabhängigen belgischen Forschungszentrum in Leuven zu leisten imstande sind. Innovativ wie ihre Produkte ist auch die Positionierung: Sie arbeiten als Bindeglied zwischen wissenschaftlichen Forschungen von Universitäten, Hochschulen und Industrie. Ziel ist es, den Mitgliedern Wettbewerbsvorteile durch innovative Technologien zu verschaffen. Um von diesen Vorzügen dauerhaft profitieren zu können, müssen die Ingenieure immer auch ein größtmögliches Maß an Sicherheit bei ihren Konstruktionen generieren. In diesem speziellen Fall ist dabei vor allem zu berücksichtigen, dass der den Badmintonschläger haltende Arm auf einem Schlitten entlang der horizontal ausgerichteten Hauptachse verfährt. Da der Schlitten insgesamt 50 kg wiegt und in kürzester Zeit auf bis zu 3 m/s beschleunigt wird, würde bei einem Versagen der für das Abbremsen zuständigen Steuerung ein Crash entstehen, der zu einem wirtschaftlichen Totalschaden der Anlage führen könnte.
Beschleunigung ist groß, Negativ-Beschleunigung noch größer
Damit der Badminton-Roboter spieltauglich ist, muss er in der Lage sein, in kürzester Zeit seine Richtung zu wechseln. Jada ist deshalb dafür ausgelegt, mit maximal 30 m/s² abzubremsen. Dieses Stopptempo entspricht mehr als dem Dreifachen der Erdbeschleunigung. Zum Vergleich: Diese Bremskräfte sind extremer als bei rasanten Achterbahnen oder manchem F1-Renner. Die Kräfte im unkontrollierten Störfall sind noch einmal deutlich höher, die Anforderungen an die hier eingesetzten Notstopper also enorm.
Für diese Aufgabe nutzt man Industriestoßdämpfer des Typs MC4575M-0 der ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld. Die mit modernster Dämpfungstechnik arbeitenden Maschinenelemente sind in der Lage, die kinetische Energie des schweren Schlittens auf der minimalen Distanz von 75 mm sanft aufzunehmen und zu bremsen, ohne dass die Endlagen der Konstruktion Schaden nehmen. Dafür sorgt eine maximal zulässige Kraftaufnahme von 1.020 Nm pro Hub. Die selbsteinstellenden wie wartungsfreien Dämpfer zeichnen sich durch eine kompakte Bauform aus und sind so auch in bestehende Konstruktionen leicht zu integrieren.
Weitere Achsen - weitere Dämpfer
Der Badmintonschläger ist in einer um zwei Achsen drehbaren Hand montiert, die auf dem bereits erwähnten Schlitten in der Horizontalen hin- und herfährt. Dabei handelt es sich um eine die Schlaghärte bestimmende sowie eine die Schlagrichtung vorgebende Achse. Die erste wurde von den Konstrukteuren als "hitting axe", die zweite als "rotating axe" bezeichnet. Bei der "hitting axe" werden Kleinstoßdämpfer, bei der "rotating axe" TUBUS genannte Strukturdämpfer von ACE verbaut. Die Technik der Kleinstoßdämpfer ist dabei identisch zu der von den Industriestoßdämpfern der Hauptachse. Wie der Name jedoch bereits vermuten lässt, sind sie für deutlich geringere Kräfte, nämlich 20 Nm, konzipiert. Das sind weniger als zwei Prozent von den Werten, welche die verbauten, oben genannten Industriestoßdämpfer abbauen. An diesem Teil des Badminton-Roboters eingesetzt, sind die Bremsleistungen der Kleinstoßdämpfer aber voll ausreichend. Zudem sind die aus Co-Polyester-Elastomer bestehenden Strukturdämpfer der TUBUS-Serie als kostengünstige Alternativen zu den Stoßdämpfern integriert worden. Dies ist überall möglich, wo kein punktgenaues Stoppen nötig ist. In dem hier gezeigten Fall gab zudem ihre kürzere Einbaulänge gegenüber Klein- wie Industriestoßdämpfern den Ausschlag.
Während Jada bislang das Grundlinienspiel beherrscht, soll er sich in absehbarer Zeit mithilfe eines Magnetfeldes noch freier auf dem Spielfeld bewegen können. Bei den innovativen Ideen, die FMTC und ACE bei der bisherigen Kooperation bereits umgesetzt haben, ist auch für diese neue Anforderung mit einem zeitnahen, schlüssigen Konzept und dem Einsatz adäquater Brems- und Dämpfungselemente zu rechnen.
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Datum: 03.04.2012 - 15:20 Uhr
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