Bionic Finwave: Festos Fischroboter schwimmt durch Rohre

Wie ein Fisch im Wasser schwimmt der von Festo entwickelte Roboter Bionic Finwave durch ein mit Wasser gefülltes Rohrsystem auf der Hannover Messe. Er könnte künftig Wasserrohre inspizieren.

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Schwimmroboter Bionic Finwave (auf der Hannover Messe 2019): Durchgehende undulierende Wellenbewegung erzeugt Vortrieb.
Schwimmroboter Bionic Finwave (auf der Hannover Messe 2019): Durchgehende undulierende Wellenbewegung erzeugt Vortrieb. (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Wieder ein tierischer Roboter für Hannover: Wie in den vergangenen Jahren stellt das Esslinger Unternehmen Festo auch 2019 auf der Hannover Messe wieder einen Roboter vor, der einem Tier nachempfunden ist. Der Bionic Finwave ist ein Unterwasserroboter, der autonom in einem mit Wasser gefüllten Rohrsystem herumschwimmt (Halle 15, Stand D11). Eine mögliche Anwendung dafür könnte die Inspektion von Rohrsystemen sein.

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"Er hat einen besonderen Flossenantrieb. Diese Silikonflossen an der Seite erzeugen kontinuierlich eine durchgehende undulierende Wellenbewegung, was Vortrieb bringt", sagt Karoline von Häfen, Leiterin des Corporate Bionic Projects bei Festo, im Gespräch mit Golem.de. Solche Bewegungsmuster finden sich etwa bei Meeresstrudelwürmern oder Sepien.

Nachgebildet haben die Entwickler dieses Bewegungsmuster mit zwei Seitenflossen. Die Wellenbewegungen einer Flosse erzeugen neun Hebelarme. Sie werden von einem Servomotor angetrieben, die Kraftübertragung auf die Hebel erfolgt über eine Kurbelwelle.

Die Silikonflossen sind gegossen, die übrigen Komponenten des Körpers wurden im 3D-Drucker aufgebaut, die Kurbelwellen inklusive der Gelenke und des Pleuels in einem Stück. Die Komponenten sind zum Teil hohl, die Hohlräume dienen als Auftriebskörper. Außerdem ist darin die Steuerung wasserdicht untergebracht.

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Die beiden Flossen lassen sich individuell ansteuern, und jede kann ein eigenes Wellenmuster erzeugen. Der Fisch kann so vorwärts ebenso wie rückwärts schwimmen. Dieser Antrieb ermöglicht laut Festo eine präzise Fortbewegung, vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten. Zudem soll er das Wasser weniger aufwirbeln als ein Schraubenantrieb.

  • Ein Fisch auf dem Trockenen: der Bionic Finwave von Festo auf der Hannover Messe 2019 (Bild: Werner Pluta/Golem.de)
  • Der Roboter könnte beispielsweise Rohrsysteme erkunden oder inspizieren. (Bild: Werner Pluta/Golem.de)
  • Die Wellenbewegungen seiner beiden Flossen erzeugen den Vortrieb. (Bild: Werner Pluta/Golem.de)
  • Der Antrieb, der zum Teil aus dem 3D-Drucker kommt, ermöglicht eine sehr präzise Steuerung. (Bild: Werner Pluta/Golem.de)
Ein Fisch auf dem Trockenen: der Bionic Finwave von Festo auf der Hannover Messe 2019 (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Festo hat ein Rohrsystem aufgebaut, in dem der Fischroboter umherschwimmt. Darin orientiere er sich mit Ultraschall- und Drucksensoren, sagt von Häfen. "Diese messen die Abstände zu den Wänden und die Tiefenposition im Wasser und vermeiden so Kollisionen."

Die Drucksensoren sorgen dafür, dass er sich möglichst in der Mitte des Rohres hält. Mit Hilfe der Ultraschallsensoren, die ein Schallsignal aussenden und ein reflektiertes Signal auffangen, erkennt er, wo das Rohr zu Ende ist und wo sich eine Öffnung befindet, in die er abbiegen kann.

Der Bionic Fin Wave ist im Rahmen des Bionic Learning Networks entstanden. Ziel ist, Verfahren oder Mechanismen aus der Natur für technische Systeme nachzubilden. Festo stellt jedes Jahr auf der Hannover Messe ein solches System vor. Im vergangenen Jahr etwa war es ein Roboter, der laufen, aber sich für eine schnelle Fortbewegung zum Rad formen und davonrollen kann. Vorbild war eine Wüstenspinne aus der Sahara.

Viele der bionischen System beschäftigen sich mit dem Thema Greifen wie ein pneumatisch betriebener Roboterarm nach dem Vorbild eines Elefantenrüssels oder ein Greifer, der sich wie der Tentakel eines Oktopus um ein Objekt wickelt und es ansaugt. Den 2015 vorgestellten Flex Shape Gripper bietet Festo inzwischen als Produkt an.

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