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Motori CC per robot di servizio umanoide che lavora in modo autonomo

Più un robot deve assomigliare ad un essere umano, più sofisticato deve essere il contributo dell'ingegneria meccatronica. Soprattutto in settori che richiedono “comportamenti sociali umani”, ad esempio per funzioni di servizio o per fornire informazioni in luoghi come musei, aeroporti o ospedali, è essenziale una sofisticata tecnologia per la costruzione dei robot. Per molti anni la società con sede a Barcellona, Pal Robotics S.L., ha lavorato alla costruzione di robot umanoidi per applicazioni speciali. La comunicazione non verbale, ovvero il linguaggio del corpo, svolge anch’essa un ruolo importante nell’aumentare l’accettazione dei robot umanoidi. Al fine di integrare il maggior numero possibile di funzioni nel corpo predefinito del robot, gli esperti di robotica hanno lavorato con lo specialista di microazionamenti con sede a Schönaich FAULHABER. Il risultato è stato un modello di robot che mostra indubbiamente caratteristiche umane ed è in grado di enfatizzare alcune affermazioni mediante il “linguaggio del corpo”.

Motori CC per robot di servizio umanoide che lavora in modo autonomo
I sensori e un touch screen permetto al robot di muoversi e comunicare
Motori CC per robot di servizio umanoide che lavora in modo autonomo

Robot di servizio per applicazioni pratiche

I robot umanoidi destinati a svolgere funzioni quotidiane devono soddisfare determinate condizioni. Gli sviluppatori volevano integrare nei nuovi robot REEM capacità quali l’output di informazioni, attività di trasporto minori e funzioni di servizio. Ne è risultato un robot alto 1,65 m in grado di comunicare con l'uomo approssimativamente all’altezza degli occhi. Un altro elemento importante era che il robot non fosse eccessivamente pesante, sebbene fosse necessario un baricentro basso e lo spazio adeguato per alloggiare le batterie occorrenti. L'attuale modello di robot pesa circa 90 kg, il che è sufficiente per un set di batterie che consente otto ore di funzionamento autonomo. Oltre al suo peso a vuoto, questo robot di servizio può trasportare un carico effettivo di 30 kg sulla sua piattaforma inferiore di carico. Ogni braccio può spostare fino a 3 kg in modo indipendente. In questo caso, le ruote situate nella base del robot assicurano una locomozione efficiente. Da un lato, ciò garantisce un consumo minimo di energia ed un funzionamento silenzioso e, dall'altro, il design offre una mobilità sufficiente per l'applicazione prevista fino a 4 km/h.

Oltre ad un touchscreen per le varie applicazioni programmabili, il REEM è inoltre dotato di un microfono, una telecamera stereo, sensori laser e ad ultrasuoni, accelerometri e giroscopi. Questi dispositivi consentono al robot di identificare la sua posizione attuale nella stanza, di muoversi autonomamente nella zona di lavoro ed evitare ostacoli improvvisi o persone che si trovano sul suo cammino. Due micromotori DC nel collo e nella vita del robot gli conferiscono l'espressività necessaria. Grazie alle loro dimensioni compatte, gli azionamenti sono facili da impiegare anche in queste due aree “limitate”. I piccoli attuatori possono spostare la testa e il busto indipendentemente l'uno dall'altro e consentirgli così di assumere posture diverse. Ciò consente al robot di imitare i tratti umani usando un linguaggio del corpo adatto alla situazione.

Motori CC per robot di servizio umanoide che lavora in modo autonomo
Motori CC per robot di servizio umanoide che lavora in modo autonomo

Microazionamenti per la flessibilità

I microazionamenti non solo riproducono motori più grandi. In ragione della fisica implicata, essi offrono spesso una dinamica migliore, un rendimento maggiore o un’efficienza più elevata di quanto ci si aspetterebbe da una semplice riduzione in termini di dimensioni. Nella pratica, ciò significa che possono essere utilizzati per carichi pesanti frequenti senza comprometterne la durata. Ciò risulta particolarmente vantaggioso quando si tratta di eseguire le azioni meno frequenti ma temporanee, necessarie per imitare gesti specifici. Oltre a queste caratteristiche tipiche di tutti i micromotori, i diversi modelli presentano ulteriori vantaggi a seconda dell'applicazione in uso. I motori passo-passo offrono un posizionamento preciso senza encoder aggiuntivi grazie ad una larghezza di passo definita dall'impulso di comando. Gli azionamenti dei motori brushless CC funzionano anche con tensioni di alimentazione minime e sono quindi ideali per i sistemi autonomi a batteria progettati per continuare a funzionare anche in caso di una lenta diminuzione della tensione di alimentazione. I motori DC a commutazione elettronica sono l'opzione migliore per una lunga vita utile e la massima dinamica. I controllori di movimento intelligenti possono controllare l'azionamento in funzionamento a quattro quadranti e ridurre il carico sul controllore del robot. Grazie alle diverse combinazioni di motoriduttori, tutti i dispositivi in miniatura possono essere impostati su una velocità specifica per l'applicazione o sulla coppia di uscita richiesta. Il fatto che i micromotori DC siano stati utilizzati per lungo tempo in ausili “robotizzati” come in protesi motorizzate della mano e della gamba dimostra che essi soddisfano i requisiti più rigorosi e non solo per la robotica umana.

La gamma di applicazioni per i moderni microazionamenti è molto varia, con una vasta gamma di modelli disponibili a seconda dell’applicazione. Di per sé, tuttavia, ciò non garantisce ancora un uso universale in tutte le circostanze. Qui è dove entra in gioco il concetto di sistema. È la vasta gamma di accessori comprendente i moduli di controllo come i controllori di movimento, gli encoder, le connessioni bus, i vari riduttori e infine l'elettronica di controllo adattata e flessibile, che rende i microazionamenti il “muscolo” meccanico ideale nella produzione di robot.

Prodotti

Motori C.C.
Assenza di coppia residua
Controllo preciso del posizionamento e della velocità
Elevata efficienza
Basso livello di rumorosità
Coppia elevata
Peso ridotto
Inerzia del rotore estremamente bassa
Funzionamento di avvio/arresto dinamico
Dettagli

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