uniGRIP – Intuitive Steuerung für mobile Arbeitsmaschinen
Vemcon „uniGRIP“ ist ein neuartiges Heavy-Duty-Bedienorgan für mobile Arbeitsmaschinen zur effektiveren Ausnutzung der Maschinenleistung,durch Optimierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle.
Mobile Arbeitsmaschinen, wie etwa Bagger, wurden in den letzten Jahrzehnten technisch stets weiterentwickelt. Moderne Anbaugeräte erweitern den Arbeitsumfang der Baumaschine, indem weitere Freiheitsgrade (Bewegungsmöglichkeiten wie Rotation und Tilten) in komplexen Anbaugeräten integriert wurden. Heutige Baumaschinen haben sich somit zum Werkzeugträger entwickelt, der schnell und einfach seine Werkzeuge wechseln kann und sich somit stets an seinen Arbeitseinsatz anpasst. Die Steuerung der Maschinen hat sich jedoch kaum weiter entwickelt. Standardmäßig werden Joysticks eingesetzt. Die Standard-Joysticks besitzen zwei Bewegungsachsen (links / rechts und vor / zurück). Um weitere Maschinenfunktionen ansteuern zu können wurden die Standard-Joysticks um Tasten, Schalter und Roller ergänzt. Selbst für erfahrene Fahrer wird die Steuerung der mobilen Arbeitsmaschine zur Herausforderung, wodurch das Potential der Maschine und des Anbaugeräts in der Praxis nicht ausgeschöpft werden. Bei kettengetriebenen Maschinen wird die Kettensteuerung über Fußpedale realisiert. Zur Werkzeugsteuerung werden beide Hände und Finger benötigt. Dadurch sind alle Extremitäten des Maschinenbedieners stets gefordert, was im Einsatz schnell zu einer Überlastung führen kann. Ungeübte Fahrer haben lange Anlernzeiten in der die Maschineneffizienz deutlich unter dem Potential liegt.
Vor diesem Hintergrund entstand beim Startup-Unternehmen Vemcon die Idee, ein neues Bedienkonzept zu entwickeln, welches eine völlig intuitive Bedienung des Baggerwerkzeugs samt Anbaugerät ermöglicht und für alle Maschinentypen nachrüstbar ist. Heraus gekommen ist dabei das so genannte Unigrip System, welches über sechs unabhängige und kombinierbare Achsen verfügt, wodurch es alle natürlichen Handbewegungen ermöglicht. Somit besitzt Unigrip dreimal so viele Achsen wie ein herkömmlicher Standard-Joystick. Alle Handbewegungen des Maschinenbedieners werden auf eine analoge Werkzeugbewegung der Arbeitsmaschine übertragen. Somit entsteht beim Fahrer das Gefühl er habe das Werkzeug direkt in seiner Hand. Nun hat er die linke Hand frei, mit der er per Standard-Joystick die Fahrfunktion der Maschine übernehmen kann.
Im Detail funktioniert das neue Konzept wie folgt: Die sechs Achsen des Unigrip sind jeweils in die positive und negative Richtung bedienbar und können so bis zu sechs proportionale Maschinenfunktionen in positive und negative Richtung ansteuern - nach vorne drücken oder nach hinten ziehen, links oder rechts bewegen, nach oben oder unten bewegen, nach vorne oder hinten kippen, nach links oder rechts kippen und um die Hochachse nach links oder rechts drehen. Jede Achse ist mit Federn vorgespannt, so dass das Unigrip Bedienteil bei ausbleibender Bedienbewegung seine Neutralstellung einnimmt. Maschinenvibrationen und eine Maschineschräglage wirken sich nicht auf die Stellung des Unigrips aus - es kommt hierbei zu keiner ungewollten Bedienung. Federkräfte und Amplituden der Bewegung lassen sich je nach Anforderungen des Benutzers beziehungsweise der Maschine einstellen. So ist es beispielsweise ergonomisch wichtig, die Zieh-Bewegung nach oben deutlich leichter zu gestalten als die Drück-Bewegung nach unten. Die Amplitude der translatorischen (geraden) Bewegungen sind mit +/- 15 mm begrenzt und die rotatorischen Bewegungen (Kipp-Bewegungen) mit +/- 10°.
Der ergonomische Handgriff bildet schließlich die natürliche, menschliche Handstellung ab und ein Gelenk in der Hochachse des Unigrip ermöglicht es, die Ausrichtung des Bedienorgans im Einsatz ergonomisch einzustellen.
Die Maschinensteuerung hat den Vorteil, dass jede Handbewegung des Fahrers der Werkzeugbewegung der Maschine entspricht. Die Steuerung wird dadurch logisch und sinnvoll, wodurch sich der Fahrer besser auf seine eigentliche Aufgabe konzentrieren kann. Geübte Fahrer haben den Vorteil, dass sie alle Werkzeugfunktionen gleichzeitig mit der rechten Hand steuern können. Mit der linken Hand können sie die komplette Maschine per Joystick fahren und lenken.
Das Unigrip System ist problemlos auf eine Vielzahl mobiler Arbeitsmaschinen anwendbar: Bagger, Grader, Pistenraupen, Gabelstapler, Hubarbeitsbühnen. Bei allen Maschinen die entweder ein Werkzeug oder ein Werkstück um viele Achsen gleichzeitig bewegen bietet Unigrip einen Vorteil für Anwender und Betreiber.
Die intuitive Steuerung uniGRIP wurde im Rahmen des Start-up Vemcon entwickelt und zum Produkt umgesetzt. Der Lehrstuhl fml begleitet die drei Gründer seit der ersten Idee und unterstützte sie bei der Gründung des StartUps. Im Rahmen des bayerischen Förderprogramms FLÜGGE des Staatsministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst wird die Zusammenarbeit an einer Weiterentwicklung des Produkts intensiviert.