Bionischer Roboterarm Roboterarm verspricht Kraft und Leichtigkeit

Redakteur: Ute Drescher

Wissenschaftler von der TU Darmstadt haben in einem Verbundprojekt mit weiteren Forschungseinrichtungen jetzt einen bionischen Roboterarm entwickelt, der am menschlichen Arm orientiert ist und besonders geeignet ist für kleinere und mittlere Unternehmen.

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Derzeit wird der „BioRob“ in verschiedenen Anwendungsszenarien getestet. Auf der Jahrestagung des European Robotics Research Networks (EURON), das mehr als 200 akademische und industrielle Institutionen im Bereich der europäischen Robotikforschung vertritt, ist der BioRob mit dem renommierten EUROP/EURON Robotics Technology Transfer Award ausgezeichnet worden.

Der Roboterarm BioRob ist dem Muskel-Sehnen-Apparat des Menschen abgeschaut. „Wir haben erstmals einen bionischen Manipulator entwickelt, der in vier Hauptachsen elastisch angetrieben wird“, erklärt Prof. Dr. Oskar von Stryk, in dessen Fachgebiet Simulation, Systemoptimierung und Robotik der BioRob in Zusammenarbeit mit der TETRA GmbH, Ilmenau entwickelt wurde.

Die elastische Funktion von Sehnen und Muskeln übernehmen dabei beidseitig verspannte Federn. Der Antrieb funktioniert mit Hilfe von Elektromotoren, die die Gelenke über die Federn bewegen.

Dieser Antrieb erhöht die passive Sicherheit der Konstruktion, so dass der an der Reichweite und Taktrate des menschlichen Arms orientierte BioRob auch im direkten Umfeld des Menschen ohne Abschirmung eingesetzt werden kann. „Damit eröffnen sich für die Industrie ganz neue Möglichkeiten, und auch für mittelständische Unternehmen wird ein solcher bionischer Roboter interessant“, erläutert Prof. von Stryk.

Elasitzität wird gezielt in die Konstruktion gebracht

„Das Ergebnis ist ein radikaler Paradigmenwechsel in der Robotik“, betont von Stryk. „Bei konventionellen Robotern wurde Elastizität jahrzehntelang als nachteilig bewertet und möglichst vermieden. Denn bei den herkömmlichen, starren Industrierobotern wirken hohe Kräfte und Momente auf die Armglieder und Gelenkantriebe, so dass die Gefahr besteht, dass diese sich unter der Belastung verformen.“

Deshalb wurden die einzelnen Glieder bislang massiv verstärkt, was zu schweren Konstruktionen mit unnachgiebigen Bewegungen führte. „Bei unserem bionischen Roboterarm wird gezielt Elastizität in die Konstruktion eingebracht, denn durch die elastische Verspannung der Glieder werden diese entlastet und verbiegen sich weniger schnell“, meint von Stryk.

Derzeit wird der BioRob in verschiedenen Anwendungsszenarien getestet: Bei der Handhabung von kleinen Aluminiumobjekten in der Produktion, beim automatisierten Setzen von Pflanzenstecklingen und bei der Handhabung von biologischen Proben bei Tiefsttemperaturen, wo er ohne Schutzhülle in Temperaturbereiche bis -160°C greifen kann. Der Roboterarm lässt sich leicht von Hand führen, wodurch eine schnelle Programmierung von Bewegungsabläufen möglich ist.

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