Carrière Press Inkoop
Carrière Press Inkoop
DC-motoren voor de markt voor zoek- en reddingsrobots

Als het erom gaat slachtoffers uit het puin te redden na een ramp, is zelfs de meest geavanceerde robot waarschijnlijk niet zo effectief als een ervaren menselijke hulpverlener. Maar in tegenstelling tot een mens kan een onbemand voertuig zonder gevaar voor lijf en leden op verkenning gaan in een ingestort gebouw, en beelden van de situatie doorsturen in real-time. Dit helpt reddingswerkers vervolgens om hun tactiek te bepalen. Een voorbeeld van zo'n voertuig is de Recon Scout IR van het Amerikaanse ReconRobotics Inc. De Scout lijkt een beetje op een kleine dumbbell. Maar hij kan door ruig terrein klimmen en een specifiek pad volgen op basis van instructies, waarbij hij continu foto's verstuurt. En hij werkt compleet zonder kabel. ReconRobotics werkt voor de Scout met geavanceerd design, stevige materialen en compacte servomotoren van FAULHABER met een hoog koppel. Het bedrijf heeft inmiddels een sterke naam opgebouwd als het gaat om robots voor reddingswerkzaamheden.

DC-motoren voor de markt voor zoek- en reddingsrobots
De Recon Scout IR kan worden afgeworpen boven een locatie en een uur lang zonder kabel werken, navigeren op commando en beelden doorsturen.

Klein maar krachtig

De Scout is klein, maar het ontwerp was een grote uitdaging. De technici hadden op vrijwel ieder punt te maken met tegengestelde vereisten: de robot moest klein zijn, maar wel krachtig, en een hoog koppel hebben, maar ook een lange batterijduur. Het team moest compromissen sluiten, componenten optimaliseren en heldere prioriteiten stellen voor hun specificaties. Ondanks dat zijn ze erin geslaagd om een robot te bouwen die vrijwel al zijn taken uitstekend uitvoert.

De belangrijkste vereiste was voldoende kracht voor de beweging: een onbemand reddingsvoertuig moet zijn doelgebied kunnen bereiken. Om over puin of ongelijk terrein te kunnen bewegen, is aardig wat koppel vereist. Normaal gesproken zou een ontwerper simpelweg een motor kiezen die groot genoeg is om het gewenste vermogen te leveren, maar de Scout is klein – en dat maakte de keuze een stuk lastiger. Het logische alternatief – een tandwielkast met een forse reductieverhouding toevoegen om toerental om te zetten in koppel – was geen optie: niet alleen zou de aandrijving dan te groot worden, maar het extra koppel zou ook ten koste gaan van de snelheid. En dat is niet acceptabel als het om mensenlevens gaat.

Kortom: het project vereiste motoren met een hoge vermogensdichtheid, met een diameter ter grootte van een sigaret. Het Amerikaanse MICROMO, het zusterbedrijf van FAULHABER, had de oplossing: DC-motoren van 8 en 10 mm. Patrick McKinney, Chief Operating Officer bij Recon­ Robotics: “Voor de afmetingen die we zochten kon FAULHABER de beste oplossing leveren.” Meestal werden deze aandrijvingen ingezet in medische toepassingen, wat een extra voordeel bleek: deze modellen zijn bijzonder betrouwbaar. McKinney: “Ze moeten werken in omgevingen waar het om leven en dood gaat. We hebben deze motoren in tests continu laten draaien met 50% belasting, meer dan 168 uur lang. Ze zijn heel indrukwekkend.” Een extra planetaire tandwielkast levert een reductieverhouding van 64:1 voor nog meer koppel, zonder dat de motor hierdoor veel groter wordt.

DC-motoren voor de markt voor zoek- en reddingsrobots
De besturingsunit van de Scout werkt als een walkietalkie en werkt met één joystick, die ook met één hand kan worden bediend.
DC-motoren voor de markt voor zoek- en reddingsrobots

De dwarsbalk van het chassis bevat een infrarood-gevoelige camera, IR-verlichting, en naast de motoren en aandrijvingen ook een besturing en een transceiver om alle data door te geven. De twee wielen van de Recon Scout worden onafhankelijk van elkaar aangedreven. Hiervoor levert een besturingssysteem met een gesloten regelcircuit de besturingssignalen, die passend zijn verwerkt. Een gyroscoop geeft de feedback voor de z-as (yaw-as) en zorgt dat de wielen gelijkmatig worden aangedreven, zodat Scout zich recht vooruit beweegt. Een versnellingsmeter bewaakt de beweging van de x- en z-as om de robot over het gewenste pad te kunnen sturen. En een stabilisatiestaart met gewicht houdt de draaiende positie van de dwarsbalk stabiel, voor een zuivere uitlijning van de cameralens om relevante beelden te verzamelen.

DC-motoren voor de markt voor zoek- en reddingsrobots
De verstevigde uitvoering van de Scout voor reddingswerkzaamheden heeft stekels op zijn wielen om over obstakels te kunnen klimmen.

Het ruige werk

Het idee achter de Recon Scout IR is niet om naar een bepaalde locatie toe te rijden. In plaats daarvan wordt hij vanuit de lucht gedropt. Het team van ReconRobotics moest dus een robot ontwerpen die een val van 10 meter op beton zou overleven. De basis is het chassis: aluminium van luchtvaartkwaliteit, dat ook helpt om hitte af te voeren. De dwarsbalk heeft een behuizing van titanium die de inhoud beschermt. De wielen zijn van speciaal, intern ontworpen polyethyleen en vangen ook de klap op.

Als de robot wordt afgeworpen, is de impact op de wielen hard genoeg om de tandwielen te vervormen. Om dit tegen te gaan heeft het team een gepatenteerde mechanische koppeling gebouwd die de tandwielen bij de impact vrij schakelt. Na de landing koppelen ze weer. Als de verlichting, beeldregistratie en wielen continu werken, is de batterijduur van de Scout één uur, mede dankzij de efficiënte FAULHABER-motoren.

Oorspronkelijk is de Scout ontworpen voor militaire toepassingen en speciale taken in een relatief opgeruimde stedelijke omgeving. Voor de reddingsversie moest ReconRobotics hun ontwerp aanpassen, zodat het ook zou werken in een omgeving met puin, vuil en hitte. De specificaties van de klant vereisen dat de robot – ongeveer 10 centimeter hoog – zichzelf zonder hulp over objecten van 5 centimeter moet kunnen tillen. Dat was een uitdaging met zo'n kleine machine, vooral omdat de andere vereisten onveranderd streng bleven. Het probleem werd opgelost met een sterkere motor met een diameter van 10 mm, iets bredere wielen, en angstaanjagende stekels van 2,5 centimeter om meer tractie te genereren.

Producten

DC-motoren
Geen restkoppel
Nauwkeurige positie- en koppelregeling
Zeer efficiënt
Laag geluidsniveau
Hoog koppel
Laag gewicht
Minimale massatraagheid van de rotor
Unieke dynamiek bij start-stopbedrijf
Details
Meer informatie

Aanbevolen inhoud

Hier vindt u externe materialen van YouTube bij dit artikel. Klik om ze te bekijken.

Ik ga ermee akkoord om externe inhoud te zien. Ik ben me ervan bewust dat mijn persoonlijke gegevens kunnen worden gedeeld met externe platformen. Raadpleeg voor meer informatie ons privacybeleid.