Normalerweise ist der Rotationsaktuator TPM+ der WITTENSTEIN motion control GmbH im High-Tech Maschinenbau im Einsatz. Dort sorgt er beispielsweise dafür, dass 7.000 Pralinen pro Stunde in Kunststoffverpackungen eingesetzt werden oder ein Laserschneidekopf präzise in die richtige Position fährt. Doch der Getriebemotor kann noch mehr: Ihm verdankt der RoboKeeper seinen Ruf als weltbester Elfmeterkiller.
Im Grunde ist der RoboKeeper eine überdimensionierte, an einer Getriebe-Motor-Kombination befestigte Tipp-Kick-Figur. Über dem Tor befinden sich zwei Kameras, die den Ball erkennen und dessen Flugbahn verfolgen. Aus diesen Daten ermittelt eine Bildverarbeitungssoftware den wahrscheinlichen Einschlagpunkt des Balls im Tor. Sie gibt die Informationen an die Motorsteuerung weiter, die dann die Torwartfigur um den notwendigen Winkel dreht.
Die Motor-Getriebe-Kombination von WITTENSTEIN macht's
Entwickelt und gebaut hat den schnellen und präzisen Torwart das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund. Beim Engineering der kompletten Antriebseinheit wurden die Forscher von WITTENSTEIN beraten und unterstützt. Durch die Optimierung der Verfahrprofile und der Parametrierung vor Ort konnte so die maximale Dynamik aus dem Antrieb herausgeholt werden.
WITTENSTEIN war als einziger Anbieter in der Lage, eine geeignete Motor-Getriebe-Kombination (TPM+ 110 mit Übersetzung 61) zu liefern, um den RoboKeeper zum echten "Elfmeterkiller" werden zu lassen. Denn die dynamischen Anforderungen, die das System und damit auch der Servoaktuator TPM+ zu erfüllen haben, sind extrem: Um die sieben Kilogramm schwere, aus einem Schaumstoffkörper und einem Aluminium-Rückgrad bestehende, Torwartfigur in die richtige Position zu bringen, stehen gerade einmal 0,3 Sekunden Zeit zur Verfügung.
Neben der Dynamik ist aber auch die hohe Lebensdauer des TPM+ entscheidend. Und: schließt ein Spieler einen Lederball mit 100 km/h auf das Tor, wirken enorme Kräfte auf die Lagerung des Antriebssystems. Der Ball legt dabei 30 Meter in der Sekunde zurück, für die elf Meter zur Tormitte benötigt er somit lediglich 0,4 Sekunden; für die 11,59 Meter in eine der oberen Torecken mit 0,42 Sekunden nur unwesentlich länger. Der RoboKeeper arbeitet jedoch unter verschärften Bedingungen, denn je nach Aufstellort beträgt der Abstand zwischen Abstoßpunkt und Tor nur sechs bis neun Meter.
Auch das vom Bildverarbeitungsrechner zu leistende Programm ist beachtlich: Jede der beiden Kameras schafft 60 Aufnahmen in der Sekunde. Für die Berechnung der Ball-Flugbahn werden fünf Bilder benötigt, die von der Software in 0,1 Sekunden ausgewertet sind. Bereits 50 Millisekunden (0,05 Sekunden) nach dem Abschuss beginnt der Motor zu drehen. Weitere 0,07 Sekunden später ist die Endgeschwindigkeit (53 km/h an den Fingerspitzen) erreicht. Diese Beschleunigung entspricht dem 17fachen dessen, was ein Formel 1-Rennwagen zu leisten vermag. Für das Abbremsen von der Maximalgeschwindigkeit auf Null benötigt der Motor ebenfalls nur 70 Millisekunden. Unter dem Strich ist der Roboter 15 Millisekunden schneller als der Ball - oder - er ist schon da, wenn der Ball sich noch 45 cm vor der Torlinie befindet.
Einsatz während der EM
Im Einsatz ist der RoboKeeper während der Fußball-Europameisterschaft vom 7. bis 29. Juni 2008 an verschiedenen Austragungsorten in der Schweiz und Österreich - die Sportmarketing- und Eventagentur 4attention sorgt dafür, dass Fußballfans vor Ort beispielsweise in den Fanmeilen rund um den Stadien gegen den RoboKeeper (www.robokeeper.com) antreten können.
Im Grunde ist der RoboKeeper eine überdimensionierte, an einer Getriebe-Motor-Kombination befestigte Tipp-Kick-Figur. Über dem Tor befinden sich zwei Kameras, die den Ball erkennen und dessen Flugbahn verfolgen. Aus diesen Daten ermittelt eine Bildverarbeitungssoftware den wahrscheinlichen Einschlagpunkt des Balls im Tor. Sie gibt die Informationen an die Motorsteuerung weiter, die dann die Torwartfigur um den notwendigen Winkel dreht.
Die Motor-Getriebe-Kombination von WITTENSTEIN macht's
Entwickelt und gebaut hat den schnellen und präzisen Torwart das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund. Beim Engineering der kompletten Antriebseinheit wurden die Forscher von WITTENSTEIN beraten und unterstützt. Durch die Optimierung der Verfahrprofile und der Parametrierung vor Ort konnte so die maximale Dynamik aus dem Antrieb herausgeholt werden.
WITTENSTEIN war als einziger Anbieter in der Lage, eine geeignete Motor-Getriebe-Kombination (TPM+ 110 mit Übersetzung 61) zu liefern, um den RoboKeeper zum echten "Elfmeterkiller" werden zu lassen. Denn die dynamischen Anforderungen, die das System und damit auch der Servoaktuator TPM+ zu erfüllen haben, sind extrem: Um die sieben Kilogramm schwere, aus einem Schaumstoffkörper und einem Aluminium-Rückgrad bestehende, Torwartfigur in die richtige Position zu bringen, stehen gerade einmal 0,3 Sekunden Zeit zur Verfügung.
Neben der Dynamik ist aber auch die hohe Lebensdauer des TPM+ entscheidend. Und: schließt ein Spieler einen Lederball mit 100 km/h auf das Tor, wirken enorme Kräfte auf die Lagerung des Antriebssystems. Der Ball legt dabei 30 Meter in der Sekunde zurück, für die elf Meter zur Tormitte benötigt er somit lediglich 0,4 Sekunden; für die 11,59 Meter in eine der oberen Torecken mit 0,42 Sekunden nur unwesentlich länger. Der RoboKeeper arbeitet jedoch unter verschärften Bedingungen, denn je nach Aufstellort beträgt der Abstand zwischen Abstoßpunkt und Tor nur sechs bis neun Meter.
Auch das vom Bildverarbeitungsrechner zu leistende Programm ist beachtlich: Jede der beiden Kameras schafft 60 Aufnahmen in der Sekunde. Für die Berechnung der Ball-Flugbahn werden fünf Bilder benötigt, die von der Software in 0,1 Sekunden ausgewertet sind. Bereits 50 Millisekunden (0,05 Sekunden) nach dem Abschuss beginnt der Motor zu drehen. Weitere 0,07 Sekunden später ist die Endgeschwindigkeit (53 km/h an den Fingerspitzen) erreicht. Diese Beschleunigung entspricht dem 17fachen dessen, was ein Formel 1-Rennwagen zu leisten vermag. Für das Abbremsen von der Maximalgeschwindigkeit auf Null benötigt der Motor ebenfalls nur 70 Millisekunden. Unter dem Strich ist der Roboter 15 Millisekunden schneller als der Ball - oder - er ist schon da, wenn der Ball sich noch 45 cm vor der Torlinie befindet.
Einsatz während der EM
Im Einsatz ist der RoboKeeper während der Fußball-Europameisterschaft vom 7. bis 29. Juni 2008 an verschiedenen Austragungsorten in der Schweiz und Österreich - die Sportmarketing- und Eventagentur 4attention sorgt dafür, dass Fußballfans vor Ort beispielsweise in den Fanmeilen rund um den Stadien gegen den RoboKeeper (www.robokeeper.com) antreten können.
