Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/1004/74698.html    Veröffentlicht: 23.04.2010 12:27    Kurz-URL: https://glm.io/74698

Beweglicher Roboterarm packt mit Luftdruck

Bionischer Roboterarm ist einem Elefantenrüssel nachempfunden

Per Luftdruck wird der vom Esslinger Unternehmen Festo entwickelte Roboterarm gesteuert. Er ist ebenso beweglich und flexibel wie sein natürliches Vorbild. Mit dem Bionischen Handling-Assistenten haben die Schwaben einen künstlichen Elefantenrüssel geschaffen.

Auf den ersten Blick wirkt der Bionische Handling-Assistent, den das Esslinger Unternehmen Festo auf der Hannover Messe (Halle 15, Stand D07) vorstellt, etwas verstörend: Wie ein künstlicher Organismus dreht und wendet er sich mal in die eine, dann in die andere Richtung. Die Bewegungen sind fließend und wirken ganz natürlich.

Drei Segmente, neun Kammern

Möglich sei das durch die Steuerung des Arms mit Luftdruck, erklärt Alexander Hildebrandt, einer der Entwickler des Systems, im Gespräch mit Golem.de. Der Arm besteht aus drei Segmenten, die wiederum aus je drei kreisförmig angeordneten Kammern bestehen. Die Kammern sind hohl und haben eine balgartige Form.

Wird Luft in die Kammer gepumpt, verlängert sich diese. Da jede der neun Kammern einzeln angesteuert wird, ist der Roboterarm hoch beweglich und kann sich in alle möglichen Richtungen drehen und winden, fast wie eine Schlange. Der dazu nötige Luftdruck beträgt etwa 1,5 bis 3 bar. Werden alle drei Kammern eines Segments gleichzeitig aufgeblasen, verlängert sich dieses. So kann der 75 cm lange Arm auf 1,1 m verlängert werden.

Positionsbestimmung durch Seilzüge

Außen laufen am Greifarm dünne Stahlschnüre entlang. Sie werden von einer Kabeltrommel abgewickelt, an der Sensoren sitzen. Da an jedem Segment des Arms ein solcher Seilzug befestigt ist, lassen sich über diesen Seilzugpotentiometer die Position und die Ausrichtung des Arms genau feststellen.

Am Ende des Arms sitzt ein kurzes Handsegment. Auch dieses besteht aus drei Kammern, die jedoch mit einer Platte verbunden sind. Dadurch lässt sich die Hand, die aus drei Greifern besteht, in zwei Ebenen kippen. Die Greifer werden ebenfalls über eine Luftkammer gesteuert. Wird Luft hineingepumpt, schließen sich die Greifer um einen Gegenstand.

Bionischer Greifer schont Obst

Gesteuert wird der Arm manuell über einen Touchscreen; als Steuerungsrechner dient ein Mehrachsencontroller. Da er über keinen optischen Sensor verfügt, muss ein Mensch den Arm leiten. Gedacht ist er als Assistenzsystem, das den Menschen unterstützen kann. In der Medizintechnik könnte er etwa dazu eingesetzt werden, kleine Flaschen zu sortieren, beschreibt Hildebrandt. Für den industriellen Einsatz eignet sich das System hingegen weniger: Der etwa 1,8 kg schwere Arm hat eine Nutzkraft von etwa 500 g.

Dafür ist er besonders feinfühlig: Die Greifer, Fingripper genannt, seien so konstruiert, dass sie sich genau der Form des Gegenstandes, den sie fassen, anpassten, beschreibt Hildebrandts Kollegin Katharina Kufieta. Die Kraft verteile sich - und das umso besser, je stärker der Anpressdruck sei. Das bedeute, dass die Roboterhand auch empfindliche Gegenstände wie Früchte packen könne, ohne sie zu zerdrücken.

Nachgiebiges System

Der Vorteil des luftgesteuerten Arms gegenüber vergleichbaren Systemen sei seine inhärente Nachgiebigkeit, sagt Hildebrandt. Das bedeutet, selbst wenn das Luftdrucksystem ausfällt, ist der Arm nicht komplett steif. Er gebe immer etwas nach, wenn man daran stößt. Das verringere die Verletzungsgefahr, die von dem robotischen System ausgehe, diene also der Sicherheit, so Hildebrandt. Ein Nachteil sei allerdings, dass der Arm nicht ganz gezielt zupacken könne: Er habe eine Greifgenauigkeit von 5 mm, was für einen Einsatz in der Produktion bei weitem nicht ausreiche.

Hergestellt wurde der Arm durch selektives Lasersintern, einem Rapid-Prototyping-Verfahren. Dabei wird das Werkstück schichtweise aus dem Kunststoff Polyamid aufgebaut. Der Kunststoff wird dann mit Hilfe eines Lasers verschmolzen.

Der Arm ist im Rahmen des Bionic Learning Network entstanden, an dem neben Festo noch mehrere weitere Unternehmen und verschiedene deutsche und internationale Forschungseinrichtungen, darunter auch das Massachusetts Institute of Technology, beteiligt sind. Ziel ist die Entwicklung effizienter, technischer Systeme nach dem Beispiel der Natur. Vorbild für den Bionische Handling-Assistenten war der Rüssel eines Elefanten. Die Fingripper sind einer Schwanzflosse eines Fisches nachempfunden.  (wp)


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