Roboter-Gelenke sind Energieverschwender

Flexible Gelenke von Robotern, beispielsweise in industriellen Anwendungen, sind regelrechte Energieverschwender, wie Forscher an der Universität Baskenland (UPV/EHU) http://ehu.es/en gezeigt haben.

Das liegt daran, dass digitale Controller die zugehörigen Motoren bislang nach einem sehr einfachen Prinzip steuern. In Experimenten mit einem neuen Steuermodell konnten die Wissenschaftler den Verbrauch von Roboter-Gelenken um bis zu 40 Prozent senken.

Wenn ein Roboter beispielsweise einen Gegenstand heben soll, müssen diverse kleine Motoren die nötigen Gelenke richtig bewegen. „Diese Motoren müssen ständig Befehle bekommen. Tatsächlich muss ein Motor jederzeit wissen, in welchem Winkel seine Achse stehen soll“, erklärt Unai Ugalde, Lektor am Institut für Elektroniktechnologie der UPV/EHU.

Derzeit übliche digitale Controller geben aber nur impulsweise Steuersignale. Gerade in der Industrie befolgen die Motoren in Roboter-Gelenken einfach weiter den zuletzt erhaltenen Befehl, während sie auf neue Signale warten. Genau das ist aber offenbar gar nicht ideal.

Längeres Gedächtnis spart Strom

In einer im Magazin Control Engineering Practice veröffentlichten Studie hat das UPV/EHU-Team einen neues Steuermodell ausprobiert. Dabei merkt sich das System neben dem aktuellsten auch den vorletzten Befehl, der an einen Motor übermittelt wurde.

Mittels einer speziellen Funktion wird daraus berechnet, wie die Bewegung der Gelenke tatsächlich erfolgt. In Laborexperimenten hat sich das für robotische Ellbogen- und Handgelenke bewährt.

„Der Energiebedarf für den Betrieb der Motoren wird deutlich gesenkt“, betont Ugalde. Im Versuch war der Verbrauch um bis zu 40 Prozent geringer, ohne dass dadurch die Präzision der Bewegung gelitten hätte.

Allerdings räumt der Wissenschaftler ein, dass Labortests mit einem kleinen Roboterarm letztlich unter Idealbedingungen erfolgt sind.

„Der nächste Schritt wäre zu prüfen, ob vergleichbare Ersparnisse auch auf industriellen Maßstab möglich sind“, sagt er. Selbst, falls die Stromersparnis dort geringer ausfällt, wäre der Ansatz angesichts der wachsenden Verbreitung von Robotern und steigender Energiepreise dennoch interessant.