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Festo: Das große Krabbeln

Dieses Jahr sind es Insekten: Das schwäbische Unternehmen Festo wird auf der Hannover Messe wieder zwei Roboter nach einem natürlichen Vorbild präsentieren. Beide Roboterarten sollen auf ihre Art und Weise koordiniert agieren.

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Bionic Ants: Handlungen und Bewegungen aufeinander abstimmen
Bionic Ants: Handlungen und Bewegungen aufeinander abstimmen (Bild: Festo)

Es werde Schwarm: Festo wird auf der Hannover Messe Roboter in Gestalt von Ameisen und Schmetterlingen vorstellen. Mit diesen beiden Robo-Insekten will das schwäbische Unternehmen koordiniertes Verhalten demonstrieren.

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Die robotischen Ameisen sind knapp 14 Zentimeter groß. Angetrieben werden sie von piezoelektrischen Aktoren, die sowohl die sechs Beine als auch die Greifer am Kopf bewegen. Sie sehen mit einer Stereokamera im Kopf der Ameise und lokalisieren sich mit Hilfe eines Sensors an der Unterseite des Körpers, der zum Teil per Lasersintering aufgebaut wurde, zum Teil ein spritzgegossener Schaltungsträger (Molded Interconnect Device, MID) ist.

Roboterameisen kommunizieren per Funk

Jede Ameise hat ein Funkmodul, über das sie mit den anderen kommuniziert. Die Datenverarbeitung übernimmt ein Cortex-M4-Prozessor. Funkmodul und Prozessor sind im hinteren Körpersegment untergebracht. Ein Lithium-Polymer-Akku im mittleren Körpersegment versorgt die Ameise mit Strom. Die Laufzeit beträgt etwa 40 Minuten. Geladen wird er über die beiden Fühler.

Bionic Ants nennt Festo die Ameisenroboter. Dabei bezeichnet Ant nicht nur das Tier, sondern ist auch eine Abkürzung für Autonomous Networking Technologies - etwa: autonome vernetzte Techniken. Die Roboter sollen nämlich - wie ihre natürlichen Vorbilder - gemeinsam Aufgaben erledigen, die für einen einzelnen Roboter zu schwer wären, etwa einen Gegenstand über eine abgesteckte Fläche zu bewegen.

Die Roboter kooperieren nach bestimmten Regeln miteinander. "Sie kommunizieren miteinander und stimmen ihre Handlungen und Bewegungen aufeinander ab", beschreibt es Festo. "Jede einzelne Ameise trifft ihre Entscheidungen autonom, ordnet sich dabei aber immer dem gemeinsamen Ziel unter und trägt so ihren Teil zur Lösung der anstehenden Aufgabe bei."

Roboschmetterlinge kollidieren nicht

Um Koordination geht es auch bei den bionischen Schmetterlingen, den Emotion Butterflies. Ein solcher Schmetterling hat eine Spannweite von einem halben Meter. Die Flügel bestehen aus einem Rahmen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der mit einer elastischen Kondensatorfolie bespannt ist.

Der per Lasersintering aufgebaute Körper enthält den Antrieb, einen Servomotor für jeden Flügel, die Bordelektronik, bestehend aus einem Inertialsensor (Inertial Measurement Unit, IMU), zwei Mikrocontrollern und zwei Funkmodulen, sowie den Lithium-Polymer-Akku. Als Markierung hat jeder Roboter zwei Infrarot-Leuchtdioden (IR-LED). Trotz seiner Größe wiegt so ein Roboter gerade mal 32 Gramm.

Navigation mit Hochgeschwindigkeitskameras

Die Koordination übernimmt ein Navigationssystem, das Festo als Indoor-GPS bezeichnet. Es besteht aus zehn IR-Kameras, die mit einer Rate von 160 Bildern in der Sekunde arbeiten. Sie erfassen die Roboter anhand ihrer IR-LEDs. Die Daten werden an einen Computer weitergeleitet, der den Flug der Emotion Butterflies steuert und dafür sorgt, dass sie nicht zusammenstoßen. Das Indoor-GPS hat Festo schon bei den 2014 vorgestellten Emotion Spheres eingesetzt, mit Helium gefüllte Ballons, die von einem Propeller angetrieben werden. Ein solches System könnte beispielsweise als Leitsystem in einer vernetzen Fabrik eingesetzt werden.

Technische Systeme nach dem natürlichem Vorbild

Die Roboter entstanden im Rahmen des Bionic Learning Networks, dessen Ziel es ist, effiziente technische Systeme nach dem Beispiel der Natur zu entwickeln. Festo zeigt seit längerem auf der Hannover Messe einen Prototyp, der in diesem Projekt entstanden ist.

Im vergangenen Jahr etwa ließen die Schwaben einen Kängururoboter über ihren Stand hüpfen, 2013 flog eine robotische Libelle. Es müssen aber nicht immer Tiere sein: 2013 präsentierte Festo einen Würfelgürtel, der sich in der Luft fortbewegte, indem er sich umstülpt.

Die Hannover Messe findet dieses Jahr vom 13. bis zum 27. April statt.



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