Mehr Kundennutzen, mehr Effizienz, mehr Nachhaltigkeit – die gleichen Gründe, die bei Fahrzeugantrieben für eine Elektrifizierung sprechen, sorgen auch dafür, dass in der industriellen Automatisierung, der Medizintechnik und inzwischen auch in verschiedensten mobilen Maschinen hydraulische und pneumatische Antriebe durch elektrische Aktoren ersetzt werden – und eben auch bei humanoiden Robotern wie Atlas oder H1.

Weniger anfällig, weniger Wartung, mehr Präzision

Keep it simple: Im Vergleich zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen kann bei elektrisch angetriebener Aktorik auf zusätzliche Komponenten wie Pumpen, Schläuche, Druck- und Ölbehälter verzichtet werden. Das vereinfacht den mitunter ohnehin komplexen Aufbau nicht nur von Robotern, sondern auch von Industriemaschinen. Und die elektrischen Antriebe reduzieren die Anfälligkeit der Maschinen für Störungen und den Wartungsaufwand. Das zeigt auch ein Videozusammenschnitt des Vorgänger-Atlas, auf dem bei Stürzen gelegentlich aus den Gelenken spritzende Hydraulik-Flüssigkeit zu sehen ist.

Verluste durch Leckagen und die damit möglicherweise verbundenen Umweltschäden können durch den Einsatz elektrischer Antriebe statt hydraulischer Lösungen gar nicht erst auftreten.

Ein weiteres Argument für elektrische Antriebe: Sie sind deutlich kompakter. Das zeigt auch ein optischer Vergleich zwischen dem aktuellen Atlas und seinem Vorgänger. Einen deutlichen Fortschritt hat der Wechsel der Antriebstechnik auch im Bereich der Gelenkigkeit gebracht. Der neue Atlas beispielsweise kann viele Gelenke um 360 Grad drehen. Somit kann der Roboter Bewegungen ausführen, zu denen wir Menschen nicht fähig sind.

Und die Vorteile, die elektrische Antriebe humanoiden Robotern bieten, lassen sich auch auf Industrieanlagen übertragen, beispielsweise in Form von elektrischen Linearantrieben. Nicht zuletzt durch ihr einfacheres Design bieten sie mehr Möglichkeiten der Systemintegration. Die Inbetriebnahme ist unkomplizierter und damit schneller. Elektrische Linearantriebe erlauben gegenüber ihren hydraulischen und pneumatischen Pendants eine einfachere Regelung der Prozessparameter Kraft, Position, Beschleunigung und Geschwindigkeit. Durch die gebotene Präzision und Dynamik ergeben sich Vorteile hinsichtlich des sanften In-Position-Laufens, des stabilen Zwischenpositionierens ohne mechanischen Anschlag und des exakten Einhaltens von programmierten Verfahrprofilen über Zeit, unabhängig von wechselnden Lasten und Reibungen. Und genug Schnellkraft haben die elektrischen Systeme auch, wie der H1 von Unitree unlängst bewiesen hat. Als erster E-Humanoid gelang ihm aus dem Stand ein Rückwärtssalto. Dieses Kunststück haben bisher nur hydraulisch betriebene Robos zustande bekommen.

Bessere Energieeffizienz mindert CO₂-Fußabdruck

Und natürlich ist auch die Energieeffizienz nicht zu vernachlässigen: Bei hydraulischen oder pneumatischen Antrieben setzen elektrische Verdichter Strom zunächst in Druck und darüber in Bewegung um, was systembedingt für einen niedrigen Wirkungsgrad sorgt. So kommen bei einem Hydrauliksystem nur etwa 44 Prozent der Eingangsleistung an der Last an. Bei elektromechanischen Systemen sind es hingegen gut 80 Prozent. Ein noch weitaus größerer energetischer Vorteil ergibt sich daraus, dass elektrische Antriebe nur dann Strom ziehen, wenn sie gebraucht werden, hydraulische oder pneumatische Systeme hingegen permanent unter Druck gehalten werden müssen und dafür Energie brauchen. Gerade die Energiethematik ist aktuell noch eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung humanoider Roboter, die genau deswegen zurzeit eher Kurz- als Langstreckenläufer sind.

Robotik-Anwendungen von Schaeffler

Schaeffler bietet weit mehr als nur ein breites Programm an Wälzlagern für die Robotik. Das Unternehmen versteht sich als strategischer Partner für die Systemkomponenten Präzisionsgetriebe, Drehlagerungen, Antriebsmotoren, Sensorik und für die 7. Achse. Insbesondere das Modular Precision-Drive-System (Foto unten) spart Zeit und Kosten bei der Integration eines Präzisionsantriebs in die Industrieautomation. Weitere Infos zu den Robotik-Anwendungen von Schaeffler finden Sie hier.

Hinzu kommt, dass Kompressor oder Hydraulikpumpe laut sind, zusätzlichen Bauraum benötigen und Abwärme produzieren. Außerdem sind sowohl hydraulische als auch pneumatische Systeme recht wartungsintensiv, die nötigen Servoventile empfindlich und störungsanfällig.

Die genannten Gründe tragen maßgeblich zum Erfolg der elektromechanischen Stellantriebe bei. So verwundert es nicht, dass es inzwischen kaum einen Industriezweig gibt, der nicht auf diese Technologie setzt. Nachfolgend einige Einsatzbeispiele jenseits der humanoiden Robotik.

Ob Robotik oder lineare Stellantriebe – Schaeffler bietet die passende elektrische Lösung

Für Schaeffler steht fest: Die Zukunft von Aktoren liegt in elektrischen Stellantrieben – bei Robotern genauso wie bei Industrieanlagen. Schaeffler versteht sich in beiden Welten als strategischer Partner für Systemkomponenten. Für Robotik bietet das Unternehmen neben einem breiten Programm an Wälzlagern auch Well- und Planetengetriebe, modulare Precision-Drive-Systeme, Komplettlösungen für Gelenkarme und vieles mehr.

Um seinen Kunden maßgeschneiderte und leistungsstarke Industrielösungen in Form von elektrischen Lineartechniken aus einer Hand anbieten zu können, hat Schaeffler alle seine Aktivitäten in diesem Bereich im Geschäftsfeld „Linear Motion“ gebündelt. Das Angebot von Schaeffler Linear Motion umfasst verschiedene Produktgruppen für weit mehr als 100 unterschiedliche Industrie- und spezifische Kundenlösungen – ob im stationären oder im mobilen Einsatz. Der weltweite Umsatz mit elektrischen Linearantrieben soll bis 2032 um 67 Prozent wachsen von 20,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf dann 34,3 Milliarden US-Dollar.