Der ATR1 kann sich dank Seitwärtsbewegungen, dem sogenannten Strafing, in beengter Umgebung punktgenau positionieren. © Tractonomy Robotics

Das Bewegungssystem muss das Schleppen eines hohen Gewichts ermöglichen und deshalb ausreichend Drehmoment erzeugen, um eine Nutzlast von mehreren hundert Kilogramm aus dem Stand heraus in Bewegung versetzen zu können. Damit es in beengten Lagern betrieben werden kann, war sein erstes AMR-Design lediglich 70 Zentimeter lang und 50 Zentimeter breit. Ein kompakter Motor, der nur wenig Platz beanspruchte, war daher grundlegend. Nach einigen Versuchen fiel die Entscheidung auf einen bürstenlosen Maxon-DC-Flachmotor, den EC 60 flat. Bei vier Motoren pro Roboter – einer pro Rad – musste das Design für die Serienfertigung außerdem kostengünstig sein, zumal die Motoren auch integrierte, hochauflösende Encoder benötigen.

Roboter für schwere Lasten

"Wir testeten diese Motoren im ATR1-Prototyp, und sie waren wirklich beeindruckend. Sie konnten einen Wagen mit dem zusätzlichen Gewicht von drei Menschen ziehen. Dabei sind es wirklich winzige Motoren von nur 60 Millimeter Breite", gibt Chintamani zu bedenken. Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem autonomen Schlepproboter namens ATR1 (Autonomous Towing Robot), wurde Tractonomy Robotics geboren. Der ATR1 kann Wagen jeder Bauart mit einem Gewicht bis zu 400 kg bei Geschwindigkeiten von mehr als 1 m/s ziehen. Mit Unterstützung eines speziellen Navigationsmoduls dockt der Roboter schnell an und kann sogar freie Stellplätze erkennen und Wagen autonom parken. Das Navigationssystem setzt Kameras sowie Computervisions-Feedback ein. Die Steuerungsgenauigkeit basiert auf der Reaktionsschnelligkeit der Motoren.

Mit der Konzeptbestätigung des Erstdesigns, einem autonomen Schlepproboter namens ATR1, wurde Tractonomy Robotics geboren. © Tractonomy Robotics

"Der ATR1 kann in unter 20 Sekunden präzise und verlässlich an Wagen andocken und sich dank Seitwärtsbewegungen, dem sogenannten Strafing, in beengter Umgebung mittels kleinster Anpassungen punktgenau positionieren", stellt Chintamani fest. Nach weiteren Versuchen mit ATR1 erhielt Tractonomy Robotics Anfragen für das Schleppen größerer Nutzlasten, beispielsweise von Blechen mit einem Gewicht von 800 kg und mehr. Dies führte zu einem radikalen Neudesign, dem ATR2, mit einem einzigartigen, adaptiven Doppelarm-Andocksystem. Damit kann der Roboter eine ganze Reihe unterschiedlicher Wagengrößen handhaben. Tractonomy plant den ATR2 in einer Standard-Drehmoment-Ausführung sowie als Variante mit hohem Drehmoment zu produzieren. Die Zuglasten sollen jeweils 600 und 800 kg betragen, wobei Geschwindigkeiten von 1,8 bis zu 2,5 m/s – das entspricht 6,5 bis 9 km/h – erreicht werden.

Flexibilität beim Materialhandling

Bei Abmessungen von 90 mal 64 cm ist der ATR2 größer als sein Vorgänger, um Platz für zusätzliche Batterien und eine neue Elektronik zu schaffen. Aber um die höhere Nutzlast bei weiterhin kompakter Baugröße transportieren zu können, waren deutlich höhere Drehmomentmotoren nötig. "Nach Beratungen mit Maxon-Ingenieuren stellte sich heraus, dass wir einen für das Gesamtsystem geeigneten Motor mit niedrigerer Spannung einsetzen konnten, der aber immer noch die Spitzenmotordrehzahlen und -drehmomente erzeugen konnte, die die höhere Last erforderte und dabei die thermischen Grenzwerte einhielt", erläutert Chintamani. "Dank dieser bedeutenden Empfehlung bieten wir unter Verwendung von nur zwei Motortypen eine einzige Plattform, die für eine ganze Reihe von Wagen und Nutzlasten geeignet ist."

Beim Ziehen schwerer Lasten mit hohen Geschwindigkeiten wird die Bremskraft umso wichtiger. Deshalb ist der ATR2 mit integrierten Bremsen und einem 360-Grad-Sicherheitssystem ausgestattet, das Kollisionen verhindert. Auch die Bauteilausfallsicherheit spielt bei einem Rund-um-die-Uhr-Betrieb eine Schlüsselrolle. "Diese Maschinen legen täglich mindestens 15 bis 20 Kilometer unter variablen Bedingungen zurück. Ausfälle verringern die Produktivität. Daher ist eine verlässliche Bewegungslösung besonders wichtig", so Chintamani.

Maxcon-Flachmotoren eignen sich besonders für begrenzte Platzverhältnisse. © Maxon

ATR2 tritt gerade in die Phase der betrieblichen Validierung ein. Tractonomy konzentriert sich nun auf die Serienfertigung. Der AMR richtet sich primär an die verarbeitende Industrie und Vertriebslogistik, die auf Materialhandling-Technologien angewiesen sind – etwa Fabriken, Lager großer Supermärkte und Postdienstleister. Die Roboter können auch für das Be- und Entladen von Wagen in Lastwagen eingesetzt werden und sind Ersatz für konventionelle Routenzüge und Förderanlagen sowie eine sicherere und automatisierte Alternative zu Gabelstaplern. Chintamani erläutert weiter: "Wir sehen eine steigende Nachfrage nach nur einer einzigen Maschine, die für die verschiedensten Materialhandling-Anwendungen genutzt werden kann. Denn dies reduziert die Kosten sowie den Verwaltungsaufwand für den Endverbraucher. Tractonomy bietet genau diese Flexibilität mit nur einem Roboter, der für die unterschiedlichsten Materialhandling-Funktionen eingesetzt werden kann."

Flachmotoren als Lösung für begrenzte Platzverhältnisse

Maxon-Flachmotoren eignen sich besonders für begrenzte Platzverhältnisse. Die bürstenlosen Motoren sind als Innen- und Außenläufer konzipiert und erreichen Drehzahlen bis 20.000 Umdrehungen pro Minute. Wahlweise gibt es die EC-Flachmotoren mit Hall-Sensoren, sensorlos oder mit integrierter Elektronik. Zudem können sie mit Getrieben und Encodern kombiniert werden.