INDUSTRIEHYDRAULIK / PUMPENEINHEITEN ELEKTROHYDROSTATISCHE EINHEITEN KOMBINATION AUS 4-QUADRANTEN- INNENZAHNRADPUMPE UND SERVOMOTOR PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Moog Inc., ein führendes Unternehmen im Bereich der elektrohydrostatischen Antriebstechnologie, gibt auf der Messe Euroblech die Einführung der EPU-G bekannt. Es ist die jüngste Ergänzung seines Portfolios an Elektrohydrostatischen Pumpeneinheiten (EPU). Die EPU-G setzt durch deutlich verringertes Ölvolumen auf Nachhaltigkeit. Einfache Handhabung ermöglicht flexible Integration in bestehende Maschinen. Die EPU-G, ausgestattet mit einer neu konstruierten 4-Quadranten-Innenzahnradpumpe und einem hochdynamischen Servomotor, ist für Anwendungen mit Volumenströmen von 20 bis 85 l/min und Drücken bis zu 345 bar ausgelegt. Der Maximaldruck kann an beiden Druckanschlüssen aufgebaut werden. Entwickelt für die Steuerung über die Pumpendrehzahl, eignet sich die EPU-G ideal für autarke hydrostatische Antriebe. Die EPU-G wird in den Nenngrößen 5, 8, 13 und 20 cm³ erhältlich sein und ergänzt damit die bestehende EPU-Produktpalette, die von 19 bis 250 cm³ reicht, um kleinere Pumpen. STEUERBLOCK-ANSCHLUSS OHNE VERROHRUNG Die variable Drehzahl und der „Power-on-Demand“-Betrieb der EPU-G reduzieren die Geräuschemissionen bei Teillast und senken den Energieverbrauch und die Betriebskosten erheblich. Mit hoher Dynamik, geringem Trägheitsmoment und minimaler Pulsation steigert die EPU-G die Gesamtleistung der Maschine. Ihre kompakte axiale Anbaufläche ermöglicht den direkten Anschluss an den Steuerblock ohne zusätzliche Verrohrung, was die Steifigkeit des Systems erhöht, den Platzbedarf des Aktuators reduziert, die Maschinenkonstruktion vereinfacht und die Einrichtungsund Wartungszeiten verringert. Ein auf der EPU-G basierendes Antriebssystem reduziert das Ölvolumen laut Hersteller um bis zu 90 % und unterstützt damit einen nachhaltigen und sauberen Betrieb. Die EPU-G erfüllt laut Hersteller die Kundenwünsche nach Funktionalität, Modularität, Elektrifizierung, Energieeffizienz, Robustheit, Wartungsfreundlichkeit und Nachhaltigkeit. Dank ihres kompakten Designs und ihrer einfachen Handhabung sind keine umfangreichen Hydraulikkenntnisse erforderlich, was eine flexible Integration in bestehende Maschinen ermöglicht. Im Vergleich zu mittleren bis großen elektromechanischen Aktuatoren ist die EPU-G robust, leistungsstark und wartungsfreundlich. Moog unterstützt Kunden beim Übergang von konventionellen hydraulischen zu elektrohydrostatischen Antrieben, vom Systemdesign bis zur Implementierung. Die EPU-G wird auf der EuroBLECH, der weltweit größten Messe für Blechbearbeitungstechnik, vom 22. bis 25. Oktober in Hannover vorgestellt. Besuchen Sie Moog am Stand 27-G142. Bild: Moog ENERGIEVERBRAUCH UND BETRIEBSKOSTEN GESENKT www.moog.com 26 O+P Fluidtechnik 2024/10 www.oup-fluidtechnik.de
HYDRAULIK KÜNSTLICHE MUSKELN FÜR DIE ROBOTIK VON MORGEN LAUFEN UND SPRINGEN MIT ELEKTRO- HYDRAULISCHEN AKTUATOREN Forschende der ETH Zürich und des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme haben ein Roboterbein mit künstlichen Muskeln entwickelt. Inspiriert von Lebewesen, springt es wendig und energieeffizient über verschiedene Terrains. Seit fast 70 Jahren tüfteln Erfinder und Forschende an der Entwicklung von Robotern. Alle von ihnen gebauten Maschinen, die heute in Fabriken und anderswo stehen, haben eines gemeinsam: Sie werden von Motoren angetrieben. Deshalb fehlt ihnen teilweise die Beweglichkeit und Anpassungsfähigkeit von Tieren und Menschen. Ein neues mit künstlichen Muskeln angetriebenes Roboterbein ist nicht nur energieeffizienter als ein herkömmliches, sondern kann auch hohe Sprünge und schnelle Bewegungen ausführen, sowie Hindernisse erkennen und darauf reagieren – und das alles ohne komplexe Sensoren. Entwickelt haben es Forschende der ETH Zürich und des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) im Rahmen der Forschungspartnerschaft namens Max Planck ETH Center for Learning Systems (CLS). Das Team wurde von Robert Katzschmann von der ETH Zürich und Christoph Keplinger vom MPI-IS geleitet. Ihre Doktoranden Thomas Buchner und Toshihiko Fukushima sind die Co-Erstautoren der Publikation des Teams über ein von Tieren inspiriertes muskuloskelettales Roboterbein in der Fachzeitschrift Nature Communications [1]. ELEKTRISCH GELADEN WIE BEI EINEM LUFTBALLON Wie bei Mensch und Tier sorgen auch beim Roboterbein ein Streck- und ein Beugemuskel dafür, dass Bewegungen in beide Richtungen möglich sind. Diese elektrohydraulischen Aktuatoren, die die Forscher „HASELs“ nennen, sind über Sehnen am Skelett befestigt. Die Aktuatoren sind mit Öl gefüllte Kunststoffbeutel, ähnlich den Plastikbeuteln, mit denen man Eiswürfel herstellen kann. Etwa die Hälfte des Beutels ist beidseitig mit einer schwarzen Elektrode, also einem leitfähigen Material, beschichtet. Buchner erklärt: „Sobald wir Spannung an die Elektroden anlegen, ziehen sie sich aufgrund statischer Elektrizität gegenseitig an. Wenn ich einen Luftballon an meinem Kopf reibe, bleiben meine Haare aufgrund der gleichen statischen Elektrizität am Ballon haften.“ Wenn man die Spannung erhöht, ziehen sich die Elektroden näher zusammen und schieben das Öl im Beutel auf eine Seite, wodurch der Beutel insgesamt kürzer wird. Paare dieser Aktuatoren, die an einem Skelett befestigt sind, führen zu den gleichen paarweisen Muskelbewegungen wie bei Lebewesen: Wenn sich ein Muskel verkürzt, verlängert sich sein Gegenstück. Über einen Computercode, der mit Hochspannungsverstärkern kommuniziert, steuern die Forschenden, welche Aktuatoren sich zusammenziehen und welche sich verlängern sollen. EFFIZIENTER ALS ELEKTROMOTOREN Die Forschenden verglichen die Energieeffizienz ihres Roboterbeins mit der eines herkömmlichen Roboterbeins, das von einem Elektromotor angetriebenen wird. Sie untersuchten dazu unter anderem, wie viel Energie unnötig in Wärme umgewandelt wird. „Auf dem Infrarotbild sieht man schnell, dass das Motorbein viel mehr Energie verbraucht, wenn es zum Beispiel in einer gebeugten Position gehalten werden muss“, sagt Buchner. Im Gegensatz dazu bleibt die Temperatur im elektrohydraulisch angetriebenen Bein gleich. Das liegt daran, dass der künstliche Muskel elektrostatisch ist. Fukushima erläutert: „Elektrische Motoren brauchen eine Hitzeregulierung, wodurch zusätzliche Kühlaggregate oder Ventilatoren für das Ableiten der Wärme in die Luft notwendig sind. Unser System benötigt solche Komponenten nicht.“ Während ein Sensor dem Elektromotor ständig mitteilen muss, in welchem Winkel sich das Roboterbein befindet, passt sich der künstliche Muskel adaptiv durch die Interaktion mit der Umgebung an. Als Antrieb erhält er konstant die gleichen zwei Eingangssignale: eines für die Beugung und eines für die Streckung des Gelenks. Fukushima erklärt: „Die Anpassungsfähigkeit an das Terrain ist ein zentraler Aspekt. Wenn eine Person in die Luft springt und landet, muss sie sich nicht erst überlegen, ob sie ihre Knie im 90- oder im 70-Grad-Winkel beugen soll.“ Dasselbe Prinzip gelte für das muskuloskelettale Roboterbein: Ist die Umgebung weich, erreicht das Roboterbein einen anderen Gelenkwinkel als bei hartem Untergrund. Bild: Thomas Buchner / ETH Zürich und Toshihiko Fukushima / Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme www.ethz.ch Literaturhinweis: [1] Buchner TJK, Fukushima T, Kazemipour A, Gravert SD, Prairie M, Romanescu P, Arm P, Zhang Y, Wang X, Zhang SL, Walter J, Keplinger C, Katzschmann RK: Electrohydraulic musculoskeletal robotic leg for agile, adaptive, yet energy-efficient locomotion. Nature Communications, 9 September 2024, doi: externe Seite https://doi.org/10.1038/s41467-024-51568-3 www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2024/10 27
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