Innovative drives for mobile robotics

Swiss gearbox specialist Balance Drive delivers application-optimized drive solutions for mobile robotics – from AGVs/FTS and AMRs to exoskeletons and animal robots. Innovative concepts raise efficiency, compactness, and reliability to a new level and set the benchmark for the next generation of robots.

Mobile robots are gaining importance worldwide. They move autonomously or semi-autonomously and are increasingly taking on key tasks in industry, logistics, healthcare, and other sectors. Each type of robot places different demands on gearbox technology – be it AMRs (autonomous mobile robots), AGVs/FTSs (automated guided vehicles), service robots, exoskeletons, animal robots, or humanoid systems. The Swiss gearbox specialist Balance Drive understands the respective design objectives and develops application-optimized drive concepts that accelerate innovation and progress.

In wheel-driven vehicles such as AMRs or AGVs/FTSs, the overall efficiency of the powertrain directly determines range, battery size, and thermal reserves. Highly efficient drives are therefore essential. At the same time, the drive unit must be as compact as possible to avoid any collisions with the battery. Many applications still use worm gears as right-angle gearboxes. However, their inherently low efficiency causes significant losses – the range decreases, and larger motors are required. Furthermore, they have a limited lifespan and, especially at high gear ratios, often exhibit undesirable self-locking.

Balance Drive setzt hier auf Kronenrad Royal Getriebe als Winkelstufe und kombiniert diese mit kleinen, hochdrehenden BLDC-Motoren. Selbst mit vorgeschalteter Planetenstufe bleibt der Gesamtwirkungsgrad hoch. Die Antriebseinheit integriert Motor, redundanten Encoder, Bremse und Getriebe in einem kompakten Modul, das sich beliebig skalieren und an die jeweiligen Anschlussbedingungen des Fahrgestells anpassen lässt. Das Rad wird direkt auf der Abtriebswelle befestigt. In Summe punktet die Lösung von Balance Drive mit hoher Effizienz, kompakter Bauweise, robuster Ausführung und maximaler Flexibilität in der Fahrzeugintegration. 

Beinartige und humanoide Roboter stellen andere Prioritäten: Entscheidend sind vor allem Nachgiebigkeit und Sicherheit im Kontakt mit der Umgebung. Gefordert sind Antriebe mit niedrigem Rückdrehmoment, damit sich Gelenke im Servicefall von Hand bewegen lassen und Stoßlasten nicht direkt auf Motor und Getriebe wirken. Bevorzugt werden dabei möglichst flache, koaxial aufgebaute Einheiten aus Motor und Getriebe. Ein größerer Durchmesser ist unkritisch, da der Aktuator im Gelenk – etwa an Hüfte oder Knie eines Animal Robots – sitzt. Im Outdoor-Betrieb muss der Roboter zudem widerstandsfähig gegenüber Staub, Wasser und anderen Verunreinigungen sein. Die erforderliche Übersetzung liegt über der einer einstufigen Planetenstufe, jedoch deutlich unter der klassischer Wellgetriebe. 

In der Praxis kommen häufig 2-stufige Koppel-Planetengetriebe zum Einsatz. Diese bieten ein günstiges Rückdrehverhalten, sind jedoch konstruktiv komplex und axial nicht kompakt genug. Wellgetriebe werden wegen der vergleichsweise langen Bauform und des hohen Rückdrehmoments meist vermieden. Balance Drive löst diesen Zielkonflikt mit einer eigens entwickelten, extrem flachen koaxialen Getriebestufe, die niedrige Rückdrehmomente mit sehr kurzer axialer Bauweise vereint. Das Ergebnis sind kompakte, leichte und servicefreundliche Einheiten. 

Technologiepartner für die mobile Robotik 

Leistungsstark, anwendungsoptimiert, wegweisend: Die Getriebe- und Antriebslösungen von Balance Drive steigern Kompaktheit, Effizienz und Zuverlässigkeit mobiler Roboter und sichern im Einsatz den entscheidenden Vorsprung.