Bürstenlose Flachmotoren bewegen flexible AMR

Autonome Schlepproboter für schnelle Intralogistik

Die autonomen Schlepproboter ATR (Autonomous Towing Robot) von Tractonomy Robotics beschleunigen das Materialhandling. Sie können auch für das Be- und Entladen von Wagen in Lastwagen eingesetzt werden und stellen so einen kostengünstigen Ersatz für konventionelle Routenzüge und Förderanlagen sowie eine sicherere und automatisierte Alternative zu Gabelstaplern dar. Ein wesentlicher Bestandteil dabei sind bürstenlosen Flachmotoren von Maxon, die sich besonders für begrenzte Platzverhältnisse eignen.
 Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem autonomen Schlepproboter namens ATR1 (Autonomous Towing Robot), wurde Tractonomy Robotics geboren.
Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem autonomen Schlepproboter namens ATR1 (Autonomous Towing Robot), wurde Tractonomy Robotics geboren.Bild: Tractonomy Robotics BV

In einem Lager wird oft ein Mix aus großen und schweren Waren sowohl auf Standardwagen als auch auf Hubwagen transportiert. Diese Wagen schnell und exakt zu bewegen, ist eine große Herausforderung. Diese Erfahrung machte auch Keshav Chintamani, CEO von Tractonomy Robotics, als er einen Roboter entwickeln wollte, der die verschiedenen sich im Einsatz befindliche Wagen handhaben und die entsprechenden Herausforderungen bezüglich Größe, Gewicht und Zeit meistern kann.

 Die bürstenlosen Motoren EC 60 flat 
von Maxon sind als Aussenläufer 
konzipiert und erreichen Drehzahlen von 
bis zu 6.000min-1.
Die bürstenlosen Motoren EC 60 flat von Maxon sind als Aussenläufer konzipiert und erreichen Drehzahlen von bis zu 6.000min-1. Bild: Maxon Motor GmbH

AMR-Plattform mit Andockmechanismus

Viele AGVs (Automated Guided Vehicles) für das Handling von Wagen basieren auf einem Design, das die Nutzlast von unten anhebt. Dies kostet allerdings viel Zeit. Falls die Ausrichtung des Wagens nicht optimal ist, muss der AGV sogar stoppen und neu ansetzen. Häufig kommen mit Blick auf die Traglast der Roboter noch Gewichtseinschränkungen hinzu sowie das Risiko, dass der Wagen umkippen könnte. Die meisten AGVs die einen Wagen ziehen können, sind entweder dauerhaft fest mit dem Wagen verbunden oder verfügen über relativ ungenaue Andockmechanismen, wodurch das Andockmanöver wieder viel Zeit in Anspruch nimmt.

Chintamani entschied sich bei seinem Design deshalb für einen robotischen Greiferarm, der den Wagen fest umklammert. So kann sich sein mobiler Roboter an Wagen jeder Bauart anpassen und sie sicher ziehen. Um seiner Entwicklung Autonomie hinsichtlich der Fahrwege zu ermöglichen, wollte er den Andockmechanismus mit einer AMR-Plattform (autonomer mobiler Roboter) kombinieren. Dank der Navigation per Laser können Hindernisse vermieden sowie dynamische und exakte Bewegungen erzielt werden. Somit führte diese Evolution der AMRs zu einem schnelleren und effizienteren Lagerhandling.

Omnidirektionale Bewegungen

Der von Chintamani entworfene AMR sollte in dem Lager bei beengten Platzverhältnissen fahren und korrekt an einen in einem dicht gepackten Gang stehenden Wagen andocken können. Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem autonomen Schlepproboter namens ATR (Autonomous Towing Robot), wurde Tractonomy Robotics geboren. Das omnidirektionale Design mit Mecanum-Rädern ermöglicht es dem AMR, sich auf engem Raum mit drei Freiheitsgraden zu bewegen. Der entscheidende Schritt hin zu einer optimierten Andockgeschwindigkeit und -genauigkeit sowie des Weitertransports, war die Spezifikation eines Bewegungssystems basierend auf einem präzisen Vierradantrieb.

Das Bewegungssystem musste das Schleppen eines hohen Gewichts ermöglichen und deshalb ausreichend Drehmoment erzeugen, um eine Nutzlast von mehreren 100kg aus dem Stand heraus in Bewegung versetzen zu können. Damit es in beengten Lagern betrieben werden kann, war des erste ATR-Design lediglich 70cm lang und 50cm breit. Somit war ein kompakter Motor eine Grundvoraussetzung. Nach einigen Versuchen fiel die Entscheidung auf einen bürstenlosen DC-Flachmotor von Maxon, den EC 60 flat. Bei vier Motoren pro Roboter – einer pro Rad – musste das Design für die Serienfertigung ausserdem kostengünstig sein, zumal die Motoren auch integrierte, hochauflösende Encoder benötigten.

Hohe Leistungsdichte

„Wir testeten diese Motoren im ATR1-Prototyp und waren wirklich beeindruckt. Sie konnten einen Wagen mit dem zusätzlichen Gewicht von drei Menschen ziehen. Dabei sind es wirklich winzige Motoren von nur 60mm Breite“, betont Chintamani.

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