Het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA heeft onder leiding van het Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik (MPI) meegewerkt aan de ontwikkeling van een kabelrobot, die voor het eerst mensen kan transporteren en nieuwe maatstaven levert voor werkruimte, versnelling en bruikbare belasting bij bewegingssimulaties.
De wetenschappers hebben hiermee een belangrijk succes behaald in de verdere ontwikkeling van de technologie, die ze tot nu toe voor automatiseringsoplossingen in de intra logistiek hebben gebruikt. Kabelrobots worden tot nu toe gebruikt in productieomstandigheden, waar ze aan hoge eisen moeten voldoen. De systemen overtreffen de conventionele industrierobots met betrekking tot grootte en belastbaarheid met de factor twee.
De lastdrager kan met behulp van acht kabels en katrollen vrij en tegelijkertijd nauwkeurig worden bewogen. Gebaseerd op deze technologie is nu onder leiding van prof. Heinrich Bülthoff van het MPI für biologische Kybernetik voor het eerst in de wereld het idee van een bewegingssimulator, die wordt aangedreven door kabels, gerealiseerd.
Technische vernieuwingen
Bij de kabelsimulator wordt de beweging van de simulatorcabine gestuurd door acht in de ruimte gespannen staalkabels met katrollen. In tegenstelling tot de gebruikelijke bewegingssimulatoren zorgt het gebruik van de kabels ervoor dat de bewegende massa wordt gereduceerd in combinatie met elke willekeurige arbeidsruimte. Het aandrijfvermogen van in totaal 384 kW maakt het mogelijk om de cabine met een versnelling van 1,5 G in vrij programmeerbare banen te bewegen in een ruimte van 5 m x 8 m x 5 m. Bovendien is de simulator, door het verplaatsen van de kabels, binnen een uur aan te passen aan verschillende cabines en zodoende te gebruiken voor verschillende scenario’s.
Philipp Miermeister, werkzaam bij het Fraunhofer IPA in de werkgroep kabelrobotica van prof. Andreas Pott heeft tijdens de tweejarige samenwerking van de beide instituten het ontwerp en de aanpassing van de simulator met veel knowhow gepromoot. De wetenschappers hebben gezorgd voor de implementatie van de besturingsalgoritmes en voor de ontwikkeling van de stevige cabine van carbon vezels, die bestand is tegen de zeer hoge dynamische belastingen tijdens het gebruik.
Het cabinegeraamte bestaat volledig uit buizen van carbonvezel met een maximaal bruikbaar cabinevolume en een doorsnede van 260 cm voor projectie-oppervlakken en cockpitinstrumenten. Hierdoor kan men gebruik maken van hoogwaardige videoprojectie en realistische bedieningsinterfaces. Door het geringe gewicht van het raamwerk van slechts 80 kg kan men het zeer snel in beweging zetten en is het bestand tegen grote krachten. Tijdens het gebruik trekken de kabels met krachten tot wel 1,5 t aan de buitenkant.
Door de grote werkruimte en de dynamische omvang is de simulator geschikt voor een breed toepassingsspectrum binnen het gebied van de virtuele werkelijkheid (VR). Hieronder vallen rij- en vluchtsimulaties maar ook onderzoek naar waarnemingsprocessen bij mensen. “Deze simulator biedt ons volledig nieuwe mogelijkheden om de bewegingswaarneming en mogelijke toepassing in de neurologische onderzoeken naar evenwicht storingen te bestuderen”, aldus onderzoeker Bülthoff.
Succesvolle samenwerking
De samenwerking tussen Fraunhofer- en Max-Planck-Instituten is al een traditie. “Met de kabelsimulator hebben de wetenschappers van de beide instituten weer eens aangetoond, hoe de combinatie van elementair onderzoek en industriële technologie-ontwikkeling kan leiden tot innovatieve producten”, benadrukt prof. Thomas Bauernhansl, hoofd bij het Fraunhofer IPA.
Eerste rit kabelsimulator
Tijdens een receptie op de Driving Simulation Conference & Exhibition (DSC2015) hebben de wetenschappers de kabelrobot voor het eerst aan een breed publiek gepresenteerd. De DSC is een van de belangrijkste conferenties op het gebied van rijsimulaties in Europa en werd voor het eerst in Duitsland gehouden. Deelnemers waren naast MPI ook Mercedes- Benz-Werk Sindelfingen van Daimler AG en het Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren (FKFS) van de Universität Stuttgart.
- Website Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
- Website Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik
