Länger bei der Arbeit Kapazitive Kodierer in Multi-Motor-Systemen

Bei Drohnen und mobilen Robotern ist ein möglichst geringer Energiebedarf entscheidend, um eine lange Laufzeit an einer Akkuladung zu ermöglichen. Wie lässt sich dieser optimieren? Zum Beispiel durch effizientere Antriebe.

Bis vor Kurzem waren autonome Roboter und Flugroboter mehr oder weniger ausschließlich großen Unternehmen und militärischen Zwecken vorbehalten. Jetzt jedoch wird die Technik erschwinglicher und eine breite Vielfalt kommerzieller Anwendungen kommt auf den Markt. Drohnen, zum Beispiel für Inspektions- und Überwachungszwecke, sowie mobilen und agilen Robotern, etwa für die Lagerautomatisierung und für häusliche Aufgaben, wird ein Milliardenmarkt prognostiziert.

Zu den potenziellen Einsatzgebieten von Drohnen im Zivilbereich zählen die Untersuchung von Nutzpflanzen, die Inspektion von Versorgungskabeln, die Überwachung der Umwelt oder die Beobachtung der Tierwelt. Prognostiker gehen davon aus, dass diese Märkte im Laufe der nächsten zehn Jahre auf mehrere Milliarden Dollar wachsen könnten.

Mit der zunehmenden Mobilität von Roboterapplikationen ist die Notwendigkeit eines batteriegespeisten Betriebs verbunden. Ein sorgfältiges Management eines begrenzten Energie-Budgets ist unumgänglich, um die Batterielaufzeiten zu maximieren. Alternativ können kleinere und leichtere Batterien als bisher verwendet werden; damit einhergehend lässt sich die Größe der Anwendung reduzieren.

Die derzeit aufkommenden Drohnen- und Roboterplattformen enthalten eine große Zahl von Elektromotoren, nicht nur zum Antrieb von Rädern oder Rotoren, sondern auch in unterschiedlichen Positionier-Mechanismen und Aktuatoren, die nicht selten eine Bewegungssteuerung in mehreren Achsen erfordern. Die Leistungsaufnahme von Motoren kann von einigen wenigen Watt in einem kleinen Positioniermechanismus bis hin zu einem viel höheren Leistungsbedarf für Traktion oder Heben reichen. Jeder Motor ist mit einer zugehörigen Treiber-/Controller-Einheit ausgestattet, die ebenfalls beträchtliche Leistung benötigt. Eine Minimierung der Verlustleistung jedes Motorsystems setzt mehr Batterieenergie für nützliche Arbeit frei, und der kumulative Effekt bei mehreren Motoren kann beträchtlich sein. Zum Besipiel könnten sich durch das Minimieren der Motor-Verlustleistung Roboter mit längerer Batterielaufzeit realisieren lassen.

Die Wahl des passenden Kodierers zur Erfassung der Positionsinformationen, die zum Ausführen des Vektorsteuerungsalgorithmus des Motors benötigt werden, kann einen wichtigen Einfluss auf die Energieeffizienz des Systems haben. Gerade in Multi-Motor-Systemen können die Energieeinsparungen, die durch die Auswahl effizienter Kodierer erzielbar sind, relevante Auswirkungen auf das Leistungsbudget haben. Im Vergleich zu anderen heute erhältlichen Technologien lässt sich mit Hilfe kapazitiver Kodierer nicht nur die Effizienz deutlich steigern, sondern auch eine höhere Zuverlässigkeit, reduzierte Wartungsintervalle, gesenkte Entwicklungskosten sowie eine beschleunigte Time to Market erzielen.