Es krabbelt in der Gefahrenzone

Es krabbelt in der Gefahrenzone

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Er ist gross, weiss und sieht aus wie eine Riesenspinne: der Laufroboter, den das Stuttgarter Fraunhofer-Institut entwickelt hat. Mit dem Achtfüssler lässt sich gefährliches und schwieriges Terrain erkunden, ohne das sich Menschen dafür in Gefahr begeben müssen.
 
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Hightech zum Wegwerfen: die Roboterspinne wird nach dem Gebrauch entsorgt.
 
Unwegsames Gelände, verstrahlter Boden und giftiges Gas – dies macht der Kunstspinne nichts aus. Ausgerüstet mit Kamera und Messgeräten kann sie beispielsweise Feuerwehrleute bei der Arbeit unterstützen, in dem sie Bilder und Daten vom Gefahrenherd überträgt oder diesen gar aufspürt. Dank ihren acht Beinen bewältigt sie Mulden, Furchen und andere Unebenheiten mühelos.
 
Auch wenn sie vor allem in Katastrophengebieten im Element ist, ist sie in vielerlei Hinsicht ihrer „natürlichen“ Schwester ähnlich. Denn während bis heute Konstruktionen von Laufrobotern mit konventioneller Maschinenbautechnik gefertigt werden, sorgen bei der Roboterspinne hydraulisch bewegte Faltenbälge für die Beweglichkeit der Glieder. Weil Spinnen Muskeln keine Muskeln in denen Beinen haben, bauen sie im Körper hohen Druck auf. Mit diesem pumpen sie Flüssigkeit in die Gliedmassen. Schiesst diese in die Beine, werden sie gestreckt und die Spinne bewegt sich fort.
 
Die Forscher des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) haben ihren in Form und Antriebstechnik neuartigen Lauf- und Erkundungsroboter nach dem Vorbild einer Spinne gebaut, mit acht Beinen und einem kräftigen, flachen Körper. „Wir haben uns dieses Fortbewegungsprinzip zu eigen gemacht und auf unseren per Computer gesteuerten Leichtbauroboter angewandt. Seine acht Beine und der Körper sind mit elastischen Faltenbälgen ausgestattet, die pneumatisch angetrieben werden und so die Glieder beugen und strecken“ erläutert Ingenieur Ralf Becker, Wissenschaftler am IPA. Die sich diagonal gegenüberliegenden Glieder bewegen sich gleichzeitig. Durch Biegen der vorderen Beinpaare wird der Körper gezogen, durch Strecken der hinteren Extremitäten wird er geschoben.

„Wie ein Einmal-Handschuh“

Die Besonderheit des Hightechhelfers: Er ist nicht nur sehr leicht, sondern vereint sowohl starre als auch elastische Formen in einem Bauteil und lässt sich kostengünstig bauen. Die Forscher setzten auf generative Fertigungstechnologien oder vielmehr auf ein 3D-Druckverfahren. Dabei werden Schritt für Schritt dünne Schichten eines feinen Polyamidpulvers übereinander aufgetragen und mithilfe eines Laserstrahls in Form geschmolzen. Auf diese Weise lassen sich komplexe Strukturen herstellen – mit ähnlich denjenigen in der Natur. Die Experten am IPA können ihren Laufroboter flexibel konstruieren, also etwa die Beinmodule für eine bestimmte Belastung stufenlos auslegen. Je nach Bedarf können ein oder auch mehrere Beine in einem Durchgang hergestellt werden. Damit wird der Montageaufwand wird klein gehalten, Material gespart und die Bauzeit bleibt kurz. Weil die Hightechspinne aus verschiedenen Modulen besteht, können einzelne Teile auch schnell ausgetauscht werden. „Unser Roboter lässt sich so preiswert fertigen, dass er nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden kann – wie ein Einmal-Handschuh“, sagt Becker. (mai/mgt)