Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/free-motion-handling-festos-ballondrohne-verschluckt-gegenstaende-1604-120627.html    Veröffentlicht: 29.04.2016 08:46    Kurz-URL: https://glm.io/120627

Free Motion Handling

Festos Ballondrohne verschluckt Gegenstände

Ein Mittelding aus Ballon und Drohne, ausgestattet mit einem Rüssel, der Objekte aufsaugt: Free Motion Handling ist ein Demonstrator, an dem Festo eine Reihe seiner bionischen Entwicklungen präsentiert.

Und schwupp - weg ist die Flasche. Fast jedenfalls: Sie ist zwar in der Kugel, aber die ist ja transparent. Mit der Flasche an Bord schwebt der Ballon davon. Free Motion Handling heißt das System, das das schwäbische Unternehmen Festo auf der Hannover Messe präsentiert (Halle 15, Stand D07). In dem System sind verschiedene Entwicklungen integriert, die Festo in den vergangenen Jahren vorgestellt hat.

"Wir haben eine heliumgefüllte Kugel, die wir mit einer Octocopter-Technik kombinieren", sagte Elias Knubben, Leiter des Bionik-Teams bei Festo, im Gespräch mit Golem.de. Knapp 1,4 Meter ist der Durchmesser des Ballons, der mit Helium gefüllt und etwas schwerer als Luft ist. Um den Äquator verläuft ein Ring, an dem acht Elektromotoren mit Propellern befestigt sind, vier mit einer senkrechten und vier mit einer waagerechten Achse.

Der Ballon rotiert präzise

Allerdings zeigt sich schnell, dass der Ring kein Äquator ist: Der Ballon fliegt sehr präzise und agil und rotiert sehr genau in allen Achsen. Das ermöglichten unterschiedlich ausgerichtete Propeller, sagt Knubben. Anders als eine Drohne fliegt der Ballon ohne Neigung. So kann er sehr genau ein Objekt ansteuern und es mit dem Greifer packen.


Da der Ballon mit Helium gefüllt ist, müssen die Motoren das Fluggerät kaum in der Luft halten: Der Ballon wiegt leer etwa 1,4 Kilogramm, mit Helium gefüllt nur noch 50 Gramm. Das ermögliche eine Flugzeit von 45 Minuten, sagt Knubben. Zudem mache es den Ballon sicher: Fällt der Antrieb komplett aus, sinkt das Fluggerät langsam zu Boden. "Wir können nahe am Menschen agieren."

Indoor-GPS lenkt den Ballon

Gesteuert wird der Ballon von außen: Rund um den Messestand sind Infrarotkameras (IR) angebracht, die IR-Leuchtdioden (LED) auf der Ballonhülle erkennen. Die Kameras erfassen die Position des Ballons anhand der IR-LEDs. Die Daten werden an einen Computer weitergeleitet, der den Ballon lenkt.

Vorteil des externen Navigationssystems, das Festo als Indoor-GPS bezeichnet, sei, dass das Fluggerät mit recht wenigen Sensoren an Bord auskomme und deshalb leichter werde, erläutert Knubben. Allerdings steuert das externe System die Ballons nur auf den großen Bahnen. Soll der Greifer eingesetzt werden, übernimmt der Ballon selbst die Steuerung: Im Greifer befindet sich eine Kamera, die das Objekt anvisiert und den Ballon relativ zu dem zu greifenden Objekt steuert.

Der Rüssel saugt Objekte ein

Der Greifer ist eine Art Rüssel, der sich über ein Objekt stülpt und dieses in das Innere des Ballons zieht. 300 bis 400 Gramm kann Free Motion Handling so transportieren - wobei die Nutzlast die Flugzeit verkürzt. Da das System sehr präzise gesteuert werden kann, muss der Rüssel sich nicht über einem Objekt befinden. Er kann es an jeder Position packen oder wieder absetzen.

Free Motion Handling kombiniert mehrere Entwicklungen aus dem Bionic Learning Network, die Festo in den vergangenen Jahren auf der Hannover Messe gezeigt hat.

Free Motion Handling nutzt verschiedene bionische Techniken

2014 schwebten erstmals mit Helium gefüllte Ballons über den Stand. Allerdings waren die Propeller bei den Emotion Spheres noch direkt an der Hülle angebracht. Das Indoor-GPS sorgte dafür, dass sie nicht miteinander oder mit Standbesuchern kollidierten. Das System besteht aus zehn Infrarotkameras, die jeweils eine Auflösung von 2,3 Megapixeln haben und 160 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Ein Zentralrechner wertet die Daten der Kameras in Echtzeit aus.

Im vergangenen Jahr lenkte das Navigationssystem die Emotion Butterflies, ultraleichte Flugroboter, die nach dem Vorbild eines Schmetterlings konstruiert sind. Sie haben eine Spannweite von einem halben Meter und wiegen trotzdem nur 32 Gramm.

Die Propeller sind adaptiv

Besondere Propeller ermöglichen es, dass die Motoren in beiden Drehrichtungen den gleichen Schub erzeugen. Ihre Blätter sind nicht starr wie die herkömmlicher Propeller, sondern sie bestehen aus einer flexiblen Polyester-Membran.

Das Prinzip stammt ebenfalls aus der Natur: Die Festo-Entwickler haben es sich von Fluginsekten, genauer gesagt von einer Libelle, abgeschaut. Erstmals eingesetzt haben sie es bei einem Flugroboter, dem Bionicopter.

Der Greifer macht auf Chamäleon

Der Greifer des Ballons arbeitet wie der ebenfalls 2015 vorgestellte Flex Shape Gripper, der wie eine Chamäleonzunge funktioniert. Die legt sich um ein gefangenes Insekt herum. Dieses Prinzip ist in dem Greifer nachgebaut. Das ermöglicht es, Gegenstände von unterschiedlicher Form und Größe zu fassen.

Der Flex Shape Gripper nutze ganz unterschiedliche Mechanismen wie Formschluss, Unterdruck oder Haftreibung und könne so alles Mögliche greifen. "Das ist ein Vorteil gegenüber Standardgreifern, die letztlich für eine spezifische Greifaufgabe gemacht sind", sagt Knubben.

Die Systeme sind gedacht für die Fabrik der Zukunft: Der Flex Shape Gripper etwa, der in absehbarer Zeit serienreif sein soll, kann auf Produktionsstraßen eingesetzt werden, auf denen flexibel verschiedene Produkte hergestellt werden. Free Motion Handling könnte als fliegende Infrastruktur in einer Fabrikhalle Anlagen überwachen oder Sensoren temporär anbringen und wieder abbauen. Das Navigationssystem ist aber nicht auf Fluggeräte beschränkt. Es könnte auch Fahrzeuge in einer Halle steuern.  (wp)


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