A cura di: Anja Schütz, redattrice maxon motor ag
Come in un film di fantascienza, il robot serpente riesce a insinuarsi in una fessura. Il suo compito: ispezionare un punto inaccessibile e documentare il tutto con delle riprese video. In numerosi settori sono presenti zone ristrette e pericolose. Gli spazi stretti sono difficilmente accessibili per l'uomo. Non solo: essi - assieme ai dispositivi presenti all'interno - richiedono anche ispezioni molto frequenti. OC Robotics, azienda con sede a Bristo (UK), ha preso ispirazione dal regno animale per sviluppare lo "Snake-Arm-Robot". Il direttore generale Rob Buckingham e il direttore tecnico Andrew Graham hanno sviluppato il primo prototipo nel 2001. Da quel momento in poi hanno continuamente perfezionato la tecnica del robot serpente. L'azienda, fondata nel 1997, realizza robot simili a serpenti adatti in particolare dove gli spazi sono ridotti e l'ambiente operativo è pericoloso per l'uomo. I robot serpente presentano una struttura estremamente agile e flessibile, sono in grado di entrare nelle aperture ristrette e superare agilmente qualsiasi ostacolo.
I robot serpente sono stati utilizzati, ad esempio, nel settore aerospaziale, in quello dell'energia nucleare e nelle applicazioni mediche e di sicurezza. A seconda delle esigenze del cliente sono disponibili diverse lunghezze e diametri del robot serpente. Le dimensioni standard variano tra i 40 e i 150 mm di diametro e presentano una lunghezza compresa tra 1 m e 3,25 m - se è necessario su richiesta è possibile realizzare anche robot lunghi fino a 10 metri o con diametro fino a 12,5 mm. Il diametro del serpente è di importanza fondamentale per la funzionalità. Maggiore è il diametro, maggiore è il peso che il robot può sollevare. Ogni serpente robot viene realizzato in base alle esigenze specifiche del cliente a seconda del campo di impiego. La "testa" del robot serpente può essere inoltre equipaggiata con diversi strumenti. OC Robotics offre anche strumenti per l'ispezione visiva con l'illuminazione corrispondente: una videocamera, una pinza speciale o un laser per il taglio di metalli e cemento (vedere il video). A seconda dell'applicazione, il robot serpente può essere applicato in una stazione mobile o fissa, ad esempio in un robot industriale o in una gru.
Seguendo la testa
Il robot serpente è in grado di eseguire una serie completa di operazioni di ispezione e manutenzione. Per fare ciò non ha bisogno di un aiuto diretto esterno, perché si muove liberamente nello spazio disponibile. Il robot viene comandato mediante un software proprietario che permette all'operatore di controllare il robot serpente secondo il principio "Nose-Following". In questo modo l'operatore, mediante un joypad, trasmette il comando alla testa del serpente e gli altri segmenti seguono il percorso definito. Di conseguenza, se la testa, comandata dall'operatore, evita un ostacolo, anche i segmenti successivi del serpente robot lo evitano. "Grazie a questa tecnologia sarà molto più semplice lavorare negli ambienti pericolosi, anche se comunque non sarà possibile eliminare completamente l'intervento dell'uomo", spiega Rob Buckingham, direttore generale OC Robotics.
Motori DC brushless maxon per la flessibilità nei movimenti
Come nel braccio umano i tendini collegano i muscoli alle articolazioni, così il robot serpente è dotato di cavi di acciaio che ne collegano i singoli segmenti. Ogni singolo cavo all'interno del serpente è collegato a un motore maxon. I movimenti da serpente vengono generati dalla potenza meccanica dei motori trasmessa alle varie articolazioni del robot. Ogni robot può contenere, a seconda della versione, fino a 50 motori maxon. Questi non si trovano direttamente nei segmenti del robot, ma in un gruppo attuatore situato nella base. Ciò è particolarmente vantaggioso perché i motori e l'elettronica sono meglio raggiungibili e non si trovano nell'area pericolosa o ristretta. I motori vengono utilizzati anche nei vari strumenti innestati nella testa del robot serpente. Qui, ad esempio, vengono impiegati uno o due motori per il movimento di una videocamera o di una pinza.
La sfida più grande è data dal fatto che gli azionamenti devono fornire un alto rendimento di potenza con una struttura compatta. Per questa applicazione estremamente complessa sono stati pertanto utilizzati il motore DC maxon brushless EC‑max 30 (60 watt) e il riduttore planetario GP 32 in versione cermica. Grazie all'assenza di spazzole, i motori a corrente continua a commutazione elettronica (EC) costituiscono la soluzione ideale per i lunghi periodi di funzionamento. Cuore dei motori maxon è l'avvolgimento senza ferro, le cui caratteristiche fisiche permettono di ottenere l'assenza di cogging, un elevato rendimento e una dinamica di controllo eccellente. Per l'utilizzo nel robot serpente è stato necessario eseguire modifiche speciali ai motori impiegati. Ad esempio è risultato indispensabile l'utilizzo di un cavo e di fori di fissaggio particolari. Inoltre il riduttore planetario è stato modificato ed è stata sviluppata una particolare custodia per il freno. Per OC Robotics i criteri di scelta sono stati i seguenti: affidabilità dei motori, servizio clienti eccellente, elevata qualità ed elevata densità di potenza - per questo maxon motor è risultata la scelta vincente.
