Wellgetriebe für Exoskelette

Ob Medizintechnik, Industrie, Logistik oder Handwerk: Exoskelette schaffen neue Möglichkeiten. Sie machen Bewegungen leichter oder überhaupt erst möglich, reduzieren körperliche Belastung und sorgen für mehr Sicherheit, Stabilität und Ausdauer. Die Nachbildung des menschlichen Bewegungsapparates auf höchstem Niveau ist jedoch eine echte Herausforderung und stellt hohe Anforderungen an die Getriebetechnik – insbesondere an Kompaktheit, Leistungsdichte, Spielfreiheit, Sicherheit und Robustheit. Wellgetriebe bieten hier klare Vorteile.

Spielfreie Wellgetriebe sind eine ideale Lösung für Exoskelette

Wellgetriebe arbeiten spielfrei, reagieren dynamisch und bieten eine hohe Drehmomentdichte. Dadurch lassen sich kompakte, leichte und leistungsfähige Antriebseinheiten realisieren, was insbesondere bei Exoskeletten mit begrenztem Bauraum von Vorteil ist. Ihr ruhiger und geräuscharmer Lauf erhöht den Tragekomfort. Die hohe Überlastfähigkeit steigert zudem die Zuverlässigkeit im Betrieb. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus mit wenigen verschleißrelevanten Kontaktstellen wartungsarm.

Anforderungen und Vorteile von Wellgetrieben in Exoskeletten

Hohe Drehmomentdichte
Begrenzter Bauraum und Gewichtsvorgaben erfordern kompakte Getriebe mit hoher Leistungsdichte. Wellgetriebe ermöglichen hohe Übersetzungen und Drehmomente bei gleichzeitig geringer Baugröße und unterstützen so die Realisierung leichter, tragbarer Systeme.

Spielfreiheit und hohe Positioniergenauigkeit
Da das Getriebe direkt auf Hüft-, Knie- oder Schultergelenke wirkt, beeinflusst es unmittelbar die Genauigkeit der Bewegung. Spielfreie Wellgetriebe gewährleisten eine präzise Positionierung und hohe Wiederholgenauigkeit. Das sorgt für stabile und reproduzierbare Bewegungsabläufe, auch bei Richtungswechseln und wechselnden Belastungen.

Hohe Torsionssteifigkeit
Hohe Torsionssteifigkeit minimiert Verdrehungen unter Last. So wird die Kraft auch bei hohen Gelenkmomenten direkt übertragen und die Gelenkbewegung bleibt präzise.

Hohe Überlastsicherheit
Dynamische Bewegungen oder unerwartete Belastungen führen zu Lastspitzen. Die hohe Überlastreserve trägt dazu bei, Schäden und vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden. Das erhöht die Zuverlässigkeit im Dauereinsatz.

Definierte Rücktreibbarkeit
Eine definierte Rücktreibbarkeit ermöglicht die Rückübertragung von Drehmomenten vom Gelenk in das Antriebssystem. Nabtesco Wellgetriebe bieten ein einstellbares Rücktreibmoment. So lässt sich das Zusammenspiel zwischen Exoskelett und Nutzer gezielt anpassen.

Lange Lebensdauer und Wartungsfreiheit
Exoskelette sind auf hohe Zyklenzahlen ausgelegt. Nabtesco Wellgetriebe sind für den dauerhaften Einsatz konzipiert und arbeiten wartungsfrei. Das reduziert Stillstandszeiten und vereinfacht den Betrieb.

Anwendungsbeispiel: Projekt RISE der TU Berlin
Für das aktive Exoskelett des Studierenden-Projekts RISE der TU Berlin haben wir am Standort Limburg (Lahn) sechs Aktuatoren mitentwickelt – jeweils drei pro Körperseite: zwei an der Hüfte (1x Flexion/Extension und 1x Ab-/Adduktion) und einer am Knie (Flexion/Extension). Insgesamt kommen drei Aktuatortypen in zwei unterschiedlichen Konstruktionen (Knie/Hüfte) und mehreren Übersetzungen zum Einsatz. Im Projekt standen kurze Entwicklungszeiten, geringe Masse sowie eine kompakte Bauform im Fokus. 

Die integrierten elektromechanischen Antriebe bestehen aus Wellgetriebe, E-Motor und Positionssensorik. Sie ermöglichen hohe Drehmomente bei begrenztem Bauraum und erfüllen die Anforderungen an Spielfreiheit, Rücktreibbarkeit und Überlastfähigkeit. Die Wellgetriebe werden nach Automotive-Standard gefertigt und sind auf hohe Lebensdauer ausgelegt. Das Ergebnis sind dynamische, exakt ausgeführte Bewegungen mit einem Höchstmaß an Sicherheit.

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