Gelenkbaukasten Fertige Lösungen für humanoide Systeme

Tribokunststoff-Spezialist Igus zeigt einen neuartigen „Roboter-Baukasten“ für Gelenke. Die Gelenke des „robolink“-Baukastens werden nach dem Seilzugprinzip angetrieben, also ähnlich

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Tribokunststoff-Spezialist Igus zeigt einen neuartigen „Roboter-Baukasten“ für Gelenke. Die Gelenke des „robolink“-Baukastens werden nach dem Seilzugprinzip angetrieben, also ähnlich dem menschlichen Mechanismus von Knochen und Sehnen. In den weiter zum polymeren Roboter-Skelettteil gehörenden Gelenkarmen lassen sich, neben Pneumatik und Hydraulik, alle Datenleitungen funktionssicher verlegen. Sie steuern die bildgebenden, kraftmessenden und akustischen Sensoren, sprich: die künstlichen Sinnesorgane von humanoiden Robotern.

Aktuatoren von Funktionselementen entkoppeln

Der Baukasten richtet sich an Roboter-Entwickler und Labore, die im Bereich Humanoide Systeme sowie Leichtbau-Lösungen für Handling und Automation arbeiten. Entwicklungsziel war, die bewegten Massen so gering wie möglich zu halten, damit die Aktuatoren von den Funktionselementen – wie Greifer, Hände, Saugnäpfe – entkoppelt werden. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf schnelle Montage und nutzerfreundliches Design gelegt sowie die Anwendbarkeit der Vorteile von tribo-optimiertem Kunststoff, wie Schmierfreiheit und geringes Gewicht.

Roboter-Gelenke nach Belieben konfigurieren

Das „robolink“-Baukastenkonzept besteht aus einer Antriebs- und Steuereinheit, Gelenkarmen in verschiedenen Längen und Ausführungen, Gelenken in unterschiedlichen Größen inklusive Durchgang für zusätzliche Steuerleitungen. Am Ende dieser – in der Länge variablen – Gelenke-Reihenschaltung bietet Igus Anbindungsmöglichkeiten für Werkzeuge aller Art an. Da das System ein modularer Baukasten ist, lassen sich die unterschiedlichsten humanoiden Roboterkonfigurationen damit konstruieren und teilfertigen. Das reicht vom Gelenkarm und beweglichen Baggerarm über „Paddelboote“ bis hin etwa zum Vierbeiner. Die Gelenke können nach Belieben kombiniert werden.

Verschleißfest steuern und bewegen

Die Antriebs- und Steuereinheit ist bewusst als „black box“ konzipiert. Roboterentwickler sind damit frei in der Wahl, ob sie mit Pneumatik, Elektrotechnik oder Hydraulik arbeiten wollen. Die Gelenkarme sind aus Kohlefaser verstärktem Kunststoff oder anderen Leichtbauwerkstoffen. Das bionische Herzstück des Roboter-Skelettteils bilden die aus Kunststoff gespritzten Gelenke. Sie werden über Seilzüge gesteuert, die die Zugkräfte übertragen – beim Menschen übernehmen Sehnen diese Funktion. Der Außenzug wird zurückgehalten und am Innenzug wird gezogen. Dergestalt wird der Greifer, die Schaufel, der Haken, welches Werkzeug auch immer der Entwickler wählt, angetrieben.

Reihenschaltung wie beim Menschen

Die Seilzüge werden durch die Gelenke und Arme geleitet, vom nächsten zum übernächsten Gelenk und so weiter, ähnlich der Gelenke-Reihenschaltung beim Menschen. Pro Kunststoff-Gelenk sind dabei nur vier Seile erforderlich, damit das Gelenk frei rotieren und schwenken kann. Die Seile selbst sind aus technischen Kunstfasern gefertigt. Diese sind hochfest, weisen eine geringe Dehnung auf, sind chemikalienbeständig, schmier- und nahezu abriebfrei. Im Gegensatz zu Stahl sind sie, neben reibungs- und verschleißtechnischen Vorteilen, überdies aufgrund ihres geringen Gewichts energieeffizienter, so Hersteller Igus.

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