Eine Publikation der Binkert Medien AG
DC-Motoren treiben Roboter mit Open-Source-Plattform an : Ausgabe 01/2014, 14.04.2014

Wenn Humanoide Fussball spielen

Klein, aber oho: Der rund 45 cm grosse Roboter Darwin-OP eignet sich ideal für Forschungs- und Bildungszwecke. Ausserdem spielt der Humanoid gerne Fussball und lässt sich vom Benutzer ganz einfach nach dessen Vorstellungen programmieren – denn das System basiert auf Open Source. maxon-Motoren sorgen für die präzisen und sehr schnellen Bewegungen des Roboters.

Autor: Anja Schütz, Redaktorin maxon motor

Der rund 45 cm grosse Roboter Darwin-OP (Dynamic Anthropomorphic Robot with Intelligence-Open Platform) verfügt über hochentwickelte Sensoren und hat die Fähigkeit, dynamische Bewegungen auszuführen. So ist er in der Lage, schnell zu laufen – 24 cm/s und mehr. Zudem spricht und hört er, verarbeitet Prozesse, kann sich selbst wieder ausbalancieren und arbeitet völlig autonom. Eines seiner grössten Hobbys ist Fussball spielen. Im Juni 2012 setzte sich das Team Darwin gegen 24 internationale Teams durch und gewann den RoboCup in Mexiko City.

Anpassungsfähig dank offener und modularer Struktur

Das Besondere am humanoiden Roboter ist seine offene, modulare Struktur, die es erlaubt, leicht Veränderungen vorzunehmen. Darwin-OP ist eine komplett offene Plattform, bei der die Anwender die Hard- und Software beliebig modifizieren und verschiedene Software, wie C++, Python, LabVIEW, MATLAB usw., implementieren können. Zudem sind alle CAD-Daten für die Teile des Roboters und Anleitungen für Fertigung und Montage online kostenlos verfügbar. Im Inneren des Humanoiden ist ein Computer eingebaut, der wie ein herkömmlicher PC über alle Anschlüsse, wie Ethernet, USB und HDMI, verfügt. Durch eine im Kopf integrierte USB-Kamera kann er Gegenstände orten und so beispielsweise auch den Ball bei einem Fussballspiel erkennen.

Spezielle All-in-One-Antriebsmodule für Roboter

Gefördert von der National Science Foundation (NSF) in den Vereinigten Staaten, wurde Darwin-OP durch die «Robotics and Mechanisms Laboratory» der Virginia Tech (RoMeLa) in Zusammenarbeit mit der Universität von Pennsylvania, der Purdue Universität und dem südkoreanischen Unternehmen Robotis entwickelt. Der Mini-Roboter basiert auf der preisgekrönten Darwin-Serie, die bereits seit 2004 entwickelt wird. Die extrem hohe Bewegungsfreiheit des Roboters verdankt er Robotis.

Das Unternehmen ist Hersteller der sogenannten Dynamixel-Aktuatoren, die zahlreiche Universitäten und Forschungszentren weltweit für die Entwicklung eigener Roboter einsetzen. Dynamixel sind exklusiv für Roboter hergestellte Smart-Aktuatoren mit voll integrierten DC-Motoren. Sie zeichnen sich durch ihre hohe Präzision, ihre Qualität sowie durch ein breites Funktionsspektrum aus. Diese All-in-One-Antriebsmodule mit eingebauten Controllern verfügen über zahlreiche Feedback-Funktionen wie Positionsbestimmung, Geschwindigkeit, Eingangsspannung und interne Temperatur, die über ein Netzwerk gesteuert werden. Die Anwender programmieren die Dynamixel-Aktuatoren mithilfe von RoboPlus, der kostenlosen grafischen Programmiersoftware von Robotis. Darwin-OP ist ein sehr gutes Beispiel, wie intelligent ein Roboter mithilfe der Aktuatoren agieren kann.

Zwanzig kompakte DC-Motoren bewegen Darwin-OP

Verwendet werden die Antriebsmodule beim Bau von Roboterarmen, mobilen Robotern sowie menschenähnlichen Robotern. In jeder Dynamixel-Einheit kommt ein RE-max-Motor von maxon motor zum Einsatz. Die verwendeten Motoren erreichen dank ihrer Neodym-Magnete eine hohe Leistung zwischen 0,75 und 22 W. Drei verschiedene Varianten der maxon-Motoren kommen in dem kleinen Roboter zum Einsatz. Darunter auch der RE-max24, den das Unternehmen durch die Anpassung des Antriebsritzels speziell für die Anwendung modifiziert hat.

Im Darwin-OP-Roboter sind insgesamt zwanzig Dynamixel MX-28 verbaut, zwölf Stück für die Arme, sechs für die Beine und zwei für die Bewegung des Halses. Robotis hat sich für maxon-Motoren entschieden, da diese trotz ihrer geringen Grösse und des geringen Gewichts sehr leistungsstark und gleichzeitig sehr robust und langlebig sind.

Mit Gyro-Sensoren im Gleichgewicht

Über einen Akku erfolgt die Stromversorgung des Roboters. Mit einer Batterieladung kann der 2,9 kg schwere Darwin-OP rund 30 Minuten lang die unterschiedlichsten Bewegungen ausführen – sogar einen Kopfstand schafft er. Um dabei aber nicht das Gleichgewicht zu verlieren, sorgen drei Gyro-Sensoren für die richtige Balance.

Infoservice


maxon motor ag
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Zwei Darwins bei einem ihrer Lieblingshobbys, dem Fussballspielen


Die maxon RE-max ist die kostenoptimierte RE-Reihe. Dank Neodym-Magneten erreichen die Antriebe eine hohe Leistung


Herzstück des maxon-Motors ist die weltweit einzigartige eisenlose Wicklung


Im Darwin-OP sind zwanzig RE-max-Motoren von maxon verbaut