Avanceret maskinteknologi til humanoide robotter

• Af:
  
• Thore Dam Mortensen

Humanoide robotter kræver høj præcision og tilgang til kraftige motorer for at efterligne – eller endda overgå – menneskelige bevægelser.

Japanske Mazak går i et indlæg i virksomhedens seneste interne magasin Cyber World i dybden med mulighederne på området for spåntagene virksomheder.

Annonce - artiklen fortsætter under banneret

Ifølge CNC-maskinproducenten er såkaldte Strain Wave Gear-enheder, der udnytter materialers elasticitet og bøjning til at opnå et høj drejningsmoment i forhold til størrelsen på gearet, en af de centrale komponenter i teknologiens potentielt store vækst de kommende år.

I modsætning til mere traditionelle maskinemner, hvor forvrængning og bøjning normalt skal undgås, er Strain Wave Gear afhængige af en præcist beregnet højpræcisionsformnøjagtighed. Og i fremstilingen kræver dette avancerede bearbejdningsprocesser som drejning, boring, fræsning og tandhjulsfremstilling for at sikre optimal ydeevne.

For at generere stor kraft fra små motorer er der også behov for komponenter med høje reduktionsforhold til de lineære akser.

Det er lineære aktuatorer et godt eksempel, påpeges det, hvor gearløsnigen roterer omkring en hovedaksel og omdanner rotationsbevægelse til lineær bevægelse med høj stivhed og et højt drejningsmoment. For at opfylde kravene skal gearkomponenterne til de lineære aktuatorer ligeledes fremstilles med høj præcision og gevindprofilerne med fine overflader.

På maskinsiden fremhæver producenten her firmaets Integrex i-H-serie af multi-tasking-maskiner, der kombinerer en drejespindel og en vippbar fræsesindel for at udføre komplekse bearbejdninger med høj nøjagtighed.

Ved at synkronisere rotationen mellem fræse- og drejespindlerne kan maskinen producere højpræcisionstandhjul og udføre avanceret efterbehandling med samtidig fem-akset bearbejdning.

Til gearkomponenterne i de lineære aktuatorer fremhæves HQR-serien af CNC-drejebænke, der med en robust struktur og tre-revolver-system kan fuldføre bearbejdningen af gevind, keyways og koplingsstik på én maskine, påpeges det.

Når det komme til selve indkapslingen, der holder aktuatorerne på plads, skal de være lette, kompakte og stive for at maksimere robotternes ydeevne.

Ifølge Mazak er Go To-maskinen her Variaxis i-300 AWC, der er udstyret med automatisk multi-stage emneskift og kan udføre flerakset bearbejdning med høj præcision, hvilket er afgørende for de komplekse emner.

Gearløsninger omdanner energi til bevægelse og er afgørende for robotternes funktion. Højpræcisionsgearkonstruktioner benyttes i led som hals, skuldre og hofter, mens lineære aktuatorer styrer håndled, ankler og bærer robotternes vægt. Præcisionen og robustheden af disse komponenter er afgørende for, at robotterne kan udføre komplekse bevægelser med den nødvendige nøjagtighed, understreges det.

Når det kommer til stykket er humanoide robotter designet til at efterligne menneskers udseende og bevægelser. Men fremstillingen af dem udgør en betydelig udfordring, undestreger Mazak, da det ikke kun kræver miniaturisering af komponenter såsom aktuatorer og batterier, men også udvikling af avancerede sensor- og databehandlingsteknologier til programmering af autonome bevægelser.

Af denne grund har den praktiske anvendelse af humanoide robotter, fremhæver CNC-maskinproducenten, længe ansets for uopnåelig, men den seneste hurtige udvikling inden for AI (kunstig intelligens) har medført et vigtigt vendepunkt.

Humanoide robotter designet til faktisk arbejde er nu kommercielt tilgængelige, og siden 2023 har der været igangsat forsøgs hermed primært i automobilindustrien.

Skiftet mod den praktiske anvendelse af humanoide robotter forventes at accelerere, og i fremtiden vil de blive bredt anvendt ikke kun i fremstillingsindustrien, men også i servicebranchen og i hverdagen, og markedsstørrelsen forventes at overstige dét, der svarer til godt 200 milliarder kroner i løbet af de kommende 10 år, lyder vurderingen fra den tradtionsrige japanske virksomhed.