Aktuator.Was der Begriff bedeutet.

Die Norm ISO 8373:2021 definiert den Roboteraktuator unter 4.1 als Kraftmechanismus, der Energie in Bewegung des Roboters umwandelt. Die Energieform ist offen: elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder anders. Zum Manipulator gehören nach 4.14 der Norm die Aktuatoren dazu, der Endeffektor dagegen nicht. Bei humanoiden Robotern heißt eine Einheit aus Motor, Getriebe, Sensorik und Elektronik in einem Gehäuse oft Gelenkmodul. Hersteller verbauen gern wenige Modultypen in vielen Gelenken, damit Fertigung und Ersatzteilhaltung einfacher werden.

In der Industrierobotik dominieren elektrische Antriebe. Ein typisches Gelenkmodul besteht aus Elektromotor, Getriebe, Bremse, Positionsgeber und oft einem Drehmomentsensor. Hydraulische Antriebe liefern hohe Kräfte bei kleinem Bauraum, brauchen aber Pumpe, Leitungen und Öl. Pneumatische Antriebe sind leicht und nachgiebig, aber schwer genau zu regeln. Wichtige Kennwerte eines Aktuators sind Dauer- und Spitzendrehmoment, Drehzahl, Gewicht, Wirkungsgrad und Wärmeentwicklung. Das Dauerdrehmoment bestimmt, welche Last ein Arm über eine ganze Schicht halten kann. Das Spitzendrehmoment zählt bei kurzen Belastungen wie dem Anheben einer Kiste.

Bei Laufrobotern hängt viel vom Verhalten der Aktuatoren ab. Gehen und Balancieren verlangen schnelle Reaktion und eine gut dosierbare Kraft. Für den Übertrag gelernter Steuerungen aus der Simulation ist zudem ein genaues Modell der Antriebe nötig. Hwangbo und Kollegen (2019) haben dafür ein neuronales Netz trainiert, das das Verhalten der echten Antriebe eines Vierbeiners in der Simulation nachbildet.

Aktuatoren sind Verschleißteile. Getriebe, Lager und Bremsen altern, Motoren werden warm. Die Zahl der Aktuatoren bestimmt deshalb mit, wie aufwendig Instandhaltung und Ersatzteillager einer Roboterflotte sind. Ein Humanoide mit vielen Gelenken hat entsprechend viele Antriebe, die im Wartungsplan auftauchen müssen. Bei einem Stromausfall halten Bremsen die Gelenke in der Regel fest. Ob ein Arm dabei eine Last sicher hält, gehört in die Risikobeurteilung.