Kleiner Roboter ganz gross in Open Source.

Der KUKA youBot ist ein kleiner mobiler Roboter, der als Open-Source-Plattform für wissenschaftliche Forschung und Lehre entwickelt wurde. Der Roboter besteht aus einer mobilen Plattform und einem Roboterarm – für den Antrieb dieser Komponenten sorgen Antriebssysteme von maxon motor. 

Einem Roboter Schritt für Schritt etwas beizubringen und sich mit anderen über die eigens geschriebenen Programme auszutauschen, ist wohl für jeden Robotik-Studenten eine grossartige Herausforderung. Um gerade die wissenschaftliche Forschung und Lehre zu unterstützen, hat das Augsburger Unternehmen KUKA den youBot-Roboter entwickelt. Der per Open-Source-Software gesteuerte mobile Manipulator mit omnidirektionaler Basis und einer Robotermechanik mit fünf Freiheitsgraden gilt knapp zwei Jahre nach Markteintritt als die Referenzplattform für die Forschung und Ausbildung im Bereich der mobilen Manipulation. Das bisher primär als Industrieroboterhersteller weltweit bekannte Unternehmen KUKA hat damit eine Open-Source-Referenz-Plattform für die Robotik-Forschung geschaffen, die es Forschern, Entwicklern und Robotik-Studenten ermöglicht, ihre eigene Steuerungs- und Applikationssoftware zu schreiben, beispielsweise um IKEA-Tische zu montieren oder Kleinladungsträger und Bauteile in der „Fabrik der Zukunft“ zu transportieren.

Der KUKA youBot besteht aus einem omnidirektional verfahrbaren Chassis und einem oder zwei Roboterarmen, die auf dem Chassis montiert werden. In das Chassis sind ein Industrie-PC und ein Akku integriert. Der Industrie-PC kommuniziert in Echtzeit (1 ms Takt) via EtherCAT mit seinen insgesamt neun Antrieben, die in Strom-, Geschwindigkeits- und Positionsregelung betrieben werden können. Roboterplattform und Arm können auch unabhängig voneinander genutzt werden. Das youBot-Chassis ist nur 53 cm lang, 36 cm breit und knapp 11 cm hoch und bewegt sich auf vier Mecanum-Rädern fort. Das sind spezielle Räder, deren Lauffläche aus im 45°-Winkel über den Radumfang verteilten Rollen besteht, wodurch der youBot in jedem Moment translatorische und rotatorische Bewegungen beliebig überlagern kann. So werden omnidirektionale Bewegungen einschließlich Seitwärts- und Diagonalfahrten möglich.
Auf der Plattform ist ein rund 66 cm langer Arm montiert, an dessen Ende sich ein Greifer mit zwei Fingern befindet, mit denen der Roboter Gegenstände von einer Grösse bis zu 70 mm und einem Gewicht von bis zu 500 Gramm bewegen kann. Der Roboterarm besteht aus fünf Gelenken, die alle von maxon Antriebssystemen bewegt werden. Für diese Aufgabe kommen Motor-Getriebe-Encoder-Kombinationen von maxon motor zum Einsatz.

Speziell entwickelte Planetengetriebe für maximale Bewegungsfreiheit

Da der vorhandene Platz im youBot begrenzt ist, aber dennoch im Arm und im Chassis mehrere Motoren und Planetengetriebe untergebracht werden müssen, sind diese Komponenten direkt in die Gelenke des Roboterarms integriert. Dazu entwickelten maxon und KUKA gemeinsam ein besonders leichtes, präzises und robustes Spezialgetriebe, bei dem sich das Gelenk um das Planetengetriebe herumdrehen kann.
Für die Gelenke des Roboterarms werden insgesamt fünf bürstenlose maxon Flachmotoren (EC45 flat, EC32 flat) in Kombination mit Sondergetrieben und Encodern verwendet. Für die Plattform kommen vier bürstenlose EC 45 Flachmotor aus dem Hause maxon motor zum Einsatz. Der bürstenlose maxon EC 45 flat zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion mit hoher Drehmomentfestigkeit in kompakter Bauform aus. Die Flachmotoren haben eine Abgabeleistung von 15 bis 50 Watt, wiegen aber nur von 46 g bis 110 g. Die Gelenke des Roboterarms sind mit maxon Positionsgebern (Encoder) verbunden, um eine Winkelmessung der Gelenke zu ermöglichen.

Der KUKA youBot kann bereits jetzt als Meilenstein der Robotikforschung und -entwicklung bezeichnet werden. KUKA hat hier bewusst einen ganz neuen Weg beschritten, um den Forschungsmarkt adressieren und die Robotik-Community für Technologietransfers erreichen zu können. Denn gerade durch das Linux-basierte Open-Source-Konzept des Roboters sind Forschern und Wissenschaftlern keine Grenzen gesetzt.

 © maxon motor ag

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