Elektronikentwicklung für ein industrielles Exoskelett: Zusammenarbeit mit EASE und der Technischen Universität München
Über den Kunden
EASE, ein Spin-off der Technischen Universität München (TUM), ist ein Technologie-Startup, das 2019 aus einer preisgekrönten Idee hervorging. Unterstützt von der TUM, entwickelt das Unternehmen ergonomische Exoskelette, die beim Heben und Tragen schwerer Lasten eine adaptive Unterstützung in Echtzeit bieten.
Die Herausforderung
Nicht jede industrielle Aufgabe lässt sich durch Maschinen ersetzen. Manchmal ist es effizienter, menschliche Fähigkeiten gezielt zu verstärken. Industrielle Exoskelette unterstützen Bewegungen und Muskelkraft des Menschen bei körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten. Das senkt Kosten und erhöht die Produktivität. Für die Anwender bedeutet das eine gezielte Muskelunterstützung, weniger körperliche Ermüdung und ein deutlich geringeres Risiko belastungsbedingter Verletzungen.
Mit einem funktionsfähigen Prototypen in der Hand suchte EASE nach einem Partner für die nächste
Entwicklungsstufe – die Elektronik des Exoskeletts. Daraus ergaben sich neue technische Anforderungen:
Erzielter Mehrwert
Die Lösung
Der erste Exoskelett-Prototyp, den EASE unserem Team vorstellte, basierte auf Evaluationskits und erwies sich als sperrig und noch nicht ideal für den industriellen Einsatz. Daraus ergab sich klar der Bedarf an maßgeschneiderter, industrietauglicher Elektronik. In Zusammenarbeit mit EASE arbeitete das Team von Lemberg Solutions an der Elektronikentwicklung: von der Anforderungsanalyse über die Architektur und Komponentenauswahl bis hin zu Schaltplan, PCB-Design, Prototypenfertigung und Tests.
Das Projekt stellte hohe technische Anforderungen, da bereits geringste Datenungenauigkeiten das gesamte System beeinträchtigen konnten.
Anforderungsanalyse und Systemarchitektur
Zunächst erfasste und präzisierte unser Team alle Produktanforderungen und entwickelte anschließend eine Systemarchitektur, die Funktionalität und Budget optimal ausbalancierte. Die Definition der Architektur war ein zentraler Schritt, um die technischen Spezifikationen mit den langfristigen Zielen des Projekts in Einklang zu bringen.
Schaltplanentwicklung und PCB-Layout
Das Elektronikdesign umfasste die Komponentenauswahl, den Schaltplan und das Layout von drei kundenspezifischen Leiterplatten. Jede Platine wurde so konzipiert, dass sie die spezifischen funktionalen, räumlichen und mechanischen Anforderungen ihres Einbauorts im Exoskelett erfüllte.
Dieser Schritt erforderte akribische Detailarbeit, insbesondere beim Schutz hochsensibler Sensorsignale vor elektromagnetischen Störungen sowie vor Störungen durch die digitale Verarbeitung direkt auf der Platine.
Hinzu kam die Integration der Elektronik in den äußerst begrenzten Bauraum, was eine enge Abstimmung mit dem Mechanikteam von EASE erforderte, um eine präzise Passform ohne Leistungseinbußen zu gewährleisten.
Unterstützung bei der Fertigung
Für die erste PCB-Revision wurde ein externer EMS-Fertigungspartner eingebunden. Unser Team unterstützte die Produktion der ersten Serie von 35 Leiterplatten, begleitete den Herstellungsprozess und half bei der Auswahl geeigneter Bauteilalternativen.
Elektronische Tests (EE Testing)
Die Leiterplatten wurden umfassend aus elektrotechnischer Sicht getestet. Die Tests umfassten Sichtprüfung, Schaltungsverifikation, Prüfungen der Lötqualität und Fehlerbehebung. Nach internen Tests setzte der Kunde die Validierung auf seiner Seite fort, wobei unser Team rund um die Uhr Support bereitstellte.
Die PCBs wurden mit der vom Kunden bereitgestellten Software getestet, sodass eine lückenlose Verifikation gewährleistet war. Unser Team unterstützte EASE während der gesamten Testphase engmaschig.
Bei EASE entwickeln wir ein einzigartiges Exoskelett für Logistikanwendungen. Um unsere Elektronikentwicklung zu beschleunigen und unser Produkt schneller zur Marktreife zu bringen, haben wir mit Lemberg Solutions im Bereich Embedded- und Elektronikdesign zusammengearbeitet. Das Team unterstützte uns bei der Implementierung zentraler Funktionen und trug wesentlich zu mehreren wichtigen Designentscheidungen bei. Sie reagierten äußerst flexibel auf Änderungen bei Zeitplänen und Anforderungen, was wir sehr zu schätzen wussten.
Funktionsweise
