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ELMEQ Motor

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www.elmeq.es

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01740 Vantaa

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info@movetec.fi

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Routech s.r.o.

Dr. Milady Horákové 185/66

460 06 Liberec

Tel.: +420 489 202 971

info@routech.cz

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Compower ApS

Marielundvej 29

2730 Herlev

Tel.: +45 (0) 44 92 66 20

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Marte Científica e Instrumentação Industrial Ltda

Av Fco Andrade Ribeiro 430

37540-000 Santa Rita do Sapucai, MG

Tel.: +55 (11) 3411 4500

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www.marte.com.br

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Eastern Block, Incubator Building, No. 6 Beijing Road West

Taicang 215400, Jiangsu Province

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[Translate to Deutsch:]

Tatsächlich waren die Mitglieder des Entwicklungsteams absolute Amateure in Sachen Roboterentwicklung und künstliche Intelligenz. So arbeiteten sie sich in ihrer Freizeit von Grund auf in die Materie ein und entwickelten durch Versuch und Irrtum die erste Generation von CUE, der noch im Herbst desselben Jahres erfolgreich einen Freiwurf ausführte.

Das Projekt stieß sowohl bei Toyota als auch außerhalb auf große Resonanz, und das Unternehmen beschloss, es als offizielles Unternehmensprojekt fortzusetzen. Sechs Monate nach der Entwicklung der ersten CUE-Generation folgte die Weiterentwicklung zu CUE2. Diesmal überraschte der Roboter alle, indem er auf seinen eigenen Füßen stand und vom Drei-Punkte-Bereich aus warf. Die Herausforderung für das CUE-Entwicklungsteam setzte sich mit CUE3 und CUE4 fort.

4-poliger bürstenloser Motor von Faulhaber für Toyota robot vs.

Hohe Hürden für das CUE-Projekt

Das CUE-Projekt stand vor einer Reihe von hohen Hürden. Zunächst einmal muss der Roboter die Entfernung zwischen seiner Position und dem Korb messen, die Flugbahn des Balls berechnen, um den Treffer zu erzielen, und dann herausfinden, wie er den Ball werfen soll. Und dafür ist eine genaue Wurfbewegung erforderlich. Die koordinierte Steuerung aller Motoren, die in den einzelnen Gelenken installiert sind, und die präzise Steuerung jedes einzelnen Motors (Position, Geschwindigkeit und Drehmoment) sind Voraussetzung für diese präzise Wurfbewegung. CUE ist der Körperform eines Basketballspielers nachempfunden, und die Größe der in seinen Gelenken installierten Motoren ist begrenzt, weshalb keine großen Motoren eingebaut werden können. Um mit einem kleinen Motor eine Kraft zu erzeugen, die ausreicht, um einen Ball zu werfen, muss die Kraft durch koordinierte Steuerung der Motoren in den einzelnen Gelenken - also in den Beinen, dem unteren Rücken und den Armen - verstärkt und während der Wurfbewegung auf den Ball übertragen werden.

Anders ausgedrückt, führt schon ein kleiner Fehler in der Positions-, Geschwindigkeits- oder Drehmomentsteuerung eines einzelnen Motors während des Wurfs zu einer Abweichung in der Bewegung, so dass kein Treffer erzielt werden kann. Es ist daher äußerst wichtig, Fehler zu vermeiden. Da die Entfernung zum Korb je nach der Position des Roboters beim Werfen variiert, ist eine fein dosierte Kraftanpassung erforderlich. Jeder Motor muss eine hohe Reaktionsfähigkeit aufweisen sowie kompakt und leistungsstark sein, um eine Bewegung nach einem präzisen Bewegungsprofil ausführen zu können. FAULHABER-Motoren spielten bei der Lösung dieses Problems eine entscheidende Rolle.

CUE2 versuchte sich an Dreipunktwürfen

Erzielte die erste Generation von CUE noch erfolgreich einen Treffer von der Freiwurflinie aus, so wurde CUE2 dahingehend verbessert, dass er auf eigenen Füßen steht und von der Dreierlinie aus wirft, die 6,75 Meter vom Korb entfernt ist. Mit zunehmender Wurfdistanz kann sich bereits der kleinste Fehler in der Wurfbewegung erheblich auswirken. Daher führt die kleinste Abweichung in der Bewegung dazu, dass von der Dreierlinie aus, die etwa 2,5 Meter weiter entfernt ist als die Freiwurflinie, kein Treffer erzielt wird.

Bei der Entwicklung von CUE2 war eine hohe Motorleistung ein wichtiges Thema, weshalb der bürstenlose DC-Servomotor der FAULHABER Baureihe 4490 B als ein Kandidat in Bezug auf Größe und Leistung ausgewählt wurde. Bei der Wurfbewegung werden mehrere Motoren gleichzeitig angesteuert, und die Motoren müssen schwerer arbeiten, um sofort ein hohes Drehmoment zu erzeugen. Trotz dieser Schwierigkeiten bestätigten die Ergebnisse der thermischen Simulation auf der Grundlage des Betriebsprofils von FAULHABER, dass CUE2 eine ausreichende Wärmeableitung gewährleistet, so dass der Motor als einsatzfähig eingestuft wurde.

Anfangs waren die Parameter der Steuerung noch nicht richtig eingestellt, und die Motoren wurden gelegentlich beschädigt. Doch schließlich erreichte CUE2 das Stadium, in dem er erfolgreich Dreipunktewürfe erzielte, und seine Leistungsfähigkeit wurde in einer Halbzeitshow bei einem Basketball-Spiel der japanischen Profiliga demonstriert.

4-poliger bürstenloser Motor von Faulhaber für Toyota robot

Weiterentwicklung zu CUE3 und CUE4

CUE3 wurde nach einem neuen Konzept entwickelt: Wenn der Roboter den Ball in seiner linken Hand fängt, geht er in Wurfposition und versucht, einen Treffer zu erzielen. Als CUE3 dies schaffte, erhielt das Team ein Angebot, die Guinness-Weltrekorde in Angriff zu nehmen.

Während der Vorbereitung auf den Guinness-Weltrekordversuch benötigte CUE  zunächst etwa eine Minute Vorbereitungszeit nach einem Wurf, aber seine Form wurde so weit verbessert, dass er nun in der Lage war, alle 12 Sekunden präzise zu werfen.

Als die Zahl der aufeinanderfolgenden Würfe 1.000 überstieg, wurde das Ziel der Herausforderung in Anlehnung an die Olympischen und Paralympischen Spiele in Tokio auf 2.020 Würfe festgelegt. Sechs Stunden und 35 Minuten nach Wettkampfbeginn kam dann endlich der Moment der Freude.

CUE3 wurde der Guinness-Weltrekord für „die meisten aufeinanderfolgenden Basketball-Freiwürfe durch einen (unterstützten) humanoiden Roboter: 2.020 Schüsse“ zuerkannt.

Nach CUE3, der einen Guinness-Weltrekord für Freiwürfe aufstellte, war es das Ziel von CUE4, den Drei-Punkte-Wettbewerb zu gewinnen. Beim Drei-Punkte-Wettbewerb werden insgesamt 25 Bälle an fünf Positionen entlang der Dreierlinie platziert, und der Spieler muss versuchen, innerhalb der vorgegebenen Zeit so oft wie möglich zu werfen. CUE4 bewegte sich schnell zur Wurfposition, ergriff den Ball, brachte sich in Wurfposition und warf Dreier, wovon das Publikum bei der Veranstaltung hellauf begeistert war. CUE4 ist mit einer neuen Funktion zum Greifen des Balls ausgestattet, wofür der Roboter mit dem neuen bürstenlosen Außenrotor-Flachmotor der Serie 4221 BXTH von FAULHABER ausgestattet ist, der von FAULHABER vor Kurzem eingeführt wurde. FAULHABER sieht der weiteren Entwicklung von CUE gespannt entgegen, der sich immer wieder neuen Herausforderungen stellt.

Weitere Informationen

Informationen zu CUE: Pionierforschung

www.toyota.co.jp

FAULHABER BXT

4221 ... BXT H

Außenläufer Technologie, mit Gehäuse

Datenblatt (PDF) Produktdetails
FAULHABER B

4490 ... B

2-Pol-Technologie

Datenblatt (PDF) Produktdetails

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