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Roboter-Softie: weiche Schale, hart im Nehmen

Ein Forscherteam hat steifes und weiches Material aus dem 3D-Drucker zu einem sphärischen Roboter aus einem Guss kombiniert, der mit Explosionsantrieb springt und unbeschadet wieder auf seinen Knubbelfüßen landet.

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Roboter-Softies: Weich, aber hart im Nehmen

Sieht zwar aus wie ein Ufo, ist aber eine Aufnahme des springenden Roboters kurz nach dem Abheben.

(Bild: Screenshot aus dem verlinkten Video)

Es gibt 3D-Drucker, die direkt beim Druck ein Kunststoffmaterial mit genau den gewünschten Eingenschaften zusammenmischen, in Wunschfarbe oder mit der vorab gewählten Elastizität zwischen hart und gummiweich. Mit solchen Maschinen lassen sich beispielsweise steife Gehäuse mit flexiblen Tasten in einem Arbeitsgang in 3D drucken. Forscher der Harvard University und von der University of California in San Diego haben die Technik eingesetzt, um einen Roboter zu bauen, der einen steifen Kern mit einer flexiblen Hülle kombiniert, wobei alles aus einem Stück und mit fließenden Übergängen der Materialeigenschaften gefertigt ist.

Teile dieser Hülle – die rings um den runden Grundriss des Roboters platziert sind – werden mit Druckluft prall gefüllt, um die Richtung zu wählen, bevor anschließend eine Mischung aus Butan und Sauerstoff im Inneren gezündet wird, die eine große Gummiblase nach unten treibt, die wiederum als Sprungfuß dient und den Roboter in die Luft katapultiert. Die Maschine soll mehr als 30 Sprünge schaffen, bevor sie nachtanken muss.

Mit ihrer Arbeit wollen die Forscher zeigen, wie sich die Vorteile von weichen Robotern mit den Vorzügen von Maschinen mit nicht nachgebenden Chassis kombinieren lassen. Bei Robotern aus Stahl wie klassischem Industriemaschinen sind große Massen in Bewegung; um die zu kontrollieren, braucht es starke Motoren. Die auftretenden Kräfte sind enorm, das macht noch solidere Teile erforderlich, wodurch wieder die Masse steigt. In der Folge können Unfälle mit solchen Robotern tödlich enden, weshalb sie für die direkte Zusammenarbeit mit Menschen in der Fertigung nur bedingt geeignet sind.

Weiche oder nachgiebige Roboter hingegen könnten eine sichere Lösung dafür sein. Die müssen auch nicht immer so quallenähnlich daherkommen wie das Hüpfobjekt der US-Wissenschaftler. Alternativ kann man sich auch am Bewegungsapparat von Säugetieren orientieren, bei denen Knochen und Muskeln ebenfalls ein flexibles System bilden. Ein Baukastensystem für so strukturierte Maschinen wurde im Projekt Myorobotics entwickelt, an dem unter anderem das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA beteiligt war; ein Element daraus ist in folgendem Video von der CeBIT 2014 ab Sekunde 18 zu sehen:

Durch und durch weiche Roboter sind übrigens auch schnell selbst gebaut: Für die Konstruktion des Instructables-Autoren hertzgamma braucht man lediglich einen batteriebetriebenen Arduino, einen Servo, genügend Schnur und reichlich Heißkleberstangen:

(Peter König) / (pek)