Wie ermöglicht dieses Feedback eine kontrollierte Kraftanwendung?
- Sinn: Ein Drehmomentsensor (Dehnungsmessstreifen, piezoelektrischer oder magnetischer Sensor) erfasst das momentane Drehmoment an der Handgelenkwelle.
- Vergleichen: Die Steuerung wertet die Differenz zwischen dem gemessenen Drehmoment und dem Sollkraftprofil aus.
- Richtig: Es passt den Motorstrom oder die Geschwindigkeit an, um den Fehler zu beseitigen, indem es die ausgeübte Kraft so moduliert, dass sie genau dem benötigten Wert entspricht.
- Schleife: Dieser Hochgeschwindigkeitszyklus läuft kontinuierlich ab und ermöglicht es dem Roboter, genau die richtige Kraft - nicht mehr und nicht weniger – anzuwenden, wenn er empfindliche Teile handhabt oder bei Präzisionsmontagearbeiten.
Welche Rolle spielt die Drehmomentrückkopplung in einem Roboter-Handgelenkmotor?
Die Drehmomentrückkopplung misst kontinuierlich die tatsächliche Verdrehkraft im Handgelenk und leitet diese an die Steuerung weiter. Durch den Vergleich des gemessenen Drehmoments mit dem Sollwert passt das System die Motorleistung in Echtzeit an. Dies gewährleistet eine gleichmäßige, präzise Gelenkbewegung, verhindert Überlastung und ermöglicht es dem Roboter, seinen Griff oder seine Bewegung unter wechselnden Lasten sofort anzupassen – entscheidend für Aufgaben, die sowohl Kraft als auch Feingefühl erfordern.
Warum ist eine kontrollierte Kraftausübung bei heiklen medizinischen Eingriffen unerlässlich?
Bei minimalinvasiven und robotergestützten Operationen können selbst geringe Kraftabweichungen Weichteile oder Blutgefäße schädigen. Die Drehmomentrückmeldung in Echtzeit ermöglicht es dem Chirurgen oder dem Automatisierungssystem, einen stabilen, sanften Griff beizubehalten, versehentliche Kollisionen zu vermeiden und die taktile Wahrnehmung zu verbessern. Eine gleichmäßige, präzise Kraft reduziert Traumata, erhöht die Patientensicherheit und beschleunigt die Genesung, indem unbeabsichtigte Gewebekompression oder -risse vermieden werden.
Welche Arten von Sensoren werden verwendet, um eine Drehmomentrückmeldung zu liefern?
- Dehnungsmessstreifen-Sensoren: Sie sind mit einem Torsionselement verbunden und messen winzige Verformungen unter Belastung, wobei sie die Dehnung in ein elektrisches Signal umwandeln, das proportional zum Drehmoment ist.
- Piezoelektrische Sensoren: Bei mechanischer Beanspruchung durch Drehmoment wird eine Spannung erzeugt, die eine hohe Bandbreite für dynamische Kraftänderungen bietet.
- Magnetische Drehmomentsensoren: Es erkennt Veränderungen in einem Magnetfeld, die durch die Verdrehung der Welle verursacht werden, und ermöglicht so eine berührungslose Messung und eine robuste Leistung.
Jeder Sensortyp liefert Drehmomentdaten in Echtzeit, die der Controller nutzt, um eine präzise Kraftregelung aufrechtzuerhalten und so die Leistung von Roboterhandgelenken in Industrie und Medizin zu verbessern.