Een robotarm 30 procent lichter en goedkoper produceren

Uitdaging | Goedkoper en lichter armexoskelet

Space Applications Services ontwikkelt innovatieve oplossingen en systemen voor de ruimtevaartsector. Het in Zaventem gevestigde bedrijf helpt bij de voorbereiding van ruimtevaartmissies en de opleiding van ruimtevaarders. Tot het portfolio behoren uitgekiende mens/machine-interactiesystemen, waaronder een tot de verbeelding sprekende gerobotiseerde arm. Samen met Sirris ging Space Applications Services na hoe het zo’n robotarm of ‘gelede-armexoskelet’ lichter kon maken, met behoud van de prestaties. Tegelijk wilde het bedrijf ook de fabricagekosten drukken.

Oplossing | Mechanismen en materialen afwegen

Na grondige ontleding van het systeem werden twee componenten volledig opnieuw ontworpen. Eén ervan was een elleboogelement, dat de draaibewegingen van de arm mogelijk maakt. Space Applications Services bracht er de potentiële belasting en krachten van in kaart, waarna Sirris er zogenoemde eindige-elementensimulaties van de maximale krachten op uitvoerde. Verschillende materialen werden beoordeeld volgens de best mogelijke afweging tussen starheid, prestaties en gewicht.

Een tweede component die Sirris onder handen nam, was het schuifmechanisme waarmee operatoren het robotsysteem aan hun arm kunnen aanpassen. Om de afmetingen en assemblages van de elementen te optimaliseren, werden maximale spanningen en vervormingen onderzocht. Nieuwe materialen werden uitgezocht.

Resultaat | Advanced manufacturing

Voor het elleboogelement van de robotarm bleek de beste oplossing een ‘sandwich’ van geplooide aluminiumplaat met een 3D-kern in gesinterd polyamide, verkregen via advanced manufacturing-technieken. Op een meer conventionele manier werd ook het vrij complexe schuifmechanisme geoptimaliseerd. Beide innovaties maakten het mogelijk om zowel het gewicht als de kosten van de componenten met 30 procent te verminderen.