Schnell und beweglich wie ein Mensch

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.

Mit dem neuen Kunststoff-Skelettteil betritt die Igus GmbH Neuland. Dr. Rudolf Bannasch, Geschäftsführer der Berliner EvoLogics GmbH, Berlin, ein Hightech-Unternehmen im Bereich Bionik und Humanoide Roboter, gab den Impuls und Entwicklungsunterstützung. „Bei der Entwicklung von humanoiden Robotern verbringen wir unendlich viel Zeit mit der Mechanik“, erklärt Dr. Bannasch. Damit würden Entwicklungszeiten stark verkürzt und die Programmierer der Künstlichen Intelligenz kämen schneller zum Zuge.

Entwicklungsziel des Roboter-Baukastens 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.

Das Baukastenkonzept besteht aus einer Antriebs- und Steuereinheit, Gelenkarmen in verschiedenen Längen und Ausführungen sowie Gelenken in unterschiedlichen Größen inklusive einem Durchgang für zusätzliche Steuerleitungen.

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, so Igus. Die Gelenkarme sind aus kohlefaserverstärktem 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. 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. „Wir freuen uns, mit unserem Tribo-Kunststoff ein neues Feld zu betreten“, so Geschäftsführer Frank Blase. „Der neue Baukasten bringt den Entwicklern von humanoiden Robotern echten Nutzen: leichte, fertige Mechanik- Lösungen für eine Zukunftsbranche.“ su