Ingenieure des Robotics and AI Institute haben einen zweiamigen Roboter gebaut, der Steifigkeit gegen Geschwindigkeit tauscht, um Objekte so zu fangen, zu werfen und zu übergeben, wie Menschen es tun. Das Design wird in der Fachzeitschrift Science Robotics beschrieben.
Weniger Trägheit, mehr Kontrolle
Der Roboter namens AthenaZero ist etwa 1,6 Meter groß mit einer Spannweite von rund 1,8 Metern. Er hat einen Freiheitsgrad im Torso, zwei Arme mit je sieben Gelenken und zwei unteraktuierte Hände mit je sechs Gelenken, angetrieben von 22 Aktuatoren über insgesamt 27 Gelenke. Das Team verwendete Quasi-Direktantrieb-Motoren und verlagerte die schweren Getriebeteile von den Gelenken weg. Das Ergebnis ist eine effektive Masse an der Hand vergleichbar mit der eines Menschen, mit einer reflektierten Trägheit etwa eine Größenordnung niedriger als bei einem konventionellen hochsteifen Arm.
Warum Fangen schwierig ist
Die meisten Industrie-Arme sind darauf ausgelegt, eine Position starr zu halten. Das funktioniert beim Bewegen eines Werkzeugs entlang eines bekannten Pfads und schlecht, wenn ein Objekt mit Impuls ankommt. Ein steifer Arm leitet den Aufprall direkt in das Getriebe und das Objekt weiter, weshalb Roboter Schwierigkeiten haben, einen Ball zu fangen oder jemandem etwas ohne sorgfältige Planung zu übergeben. Ein leichterer Arm gibt etwas Bahnverfolgungsgenauigkeit auf, gewinnt aber die Fähigkeit, schnell zu beschleunigen und Kontakt zu absorbieren, sodass die Kontrolle aus der Bewegung statt aus der Kraft kommt.
Was es für das weitere Feld bedeutet
AthenaZero hebt noch mehr als 3 kg, genug für die kleinen Teile, die zwischen Arbeitsstationen bewegt werden. Der Prototyp ist wichtig, weil er eine Design-Lektion für jeden trägt, der Maschinen baut, die in der Nähe von Menschen arbeiten: Motoren, Getriebe und Lager bestimmen, wie viel Masse der Arm bewegen muss, und jedes Gramm, das am Handgelenk gespart wird, ist mehrere an der Schulter wert. Dynamische Manipulation — Fangen, Werfen, ein Teil an seinen Platz gleiten lassen — ist die nächste Fähigkeit, die Robotikforscher anstreben, und sie braucht Hardware, die von der Welt geschoben werden kann, statt gegen sie zu kämpfen.
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Gesinterte Bronze- und Eisenlager für Hochvolumenmaschinen
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