Roboter-Gelenkbaukasten

Humanoide Roboter kommen. Wer einmal beim "RoboCup" den künstlichen Athleten beim Fußball spielen zusah, der ahnt, wie rasch die Entwicklung voranschreitet. Einem bisher ungelösten Problem widmet sich jetzt der Tribokunststoff-Spezialist igus aus Köln, der zum ersten Mal einen neuartigen "Roboter-Baukasten" für Gelenke zeigte. Bisher nämlich waren Entwickler gezwungen, aus vielen Einzelteilen individuelle Lösungen zu "basteln".   Die Gelenke des "robolink"-Baukasten 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.   Flexibler Systembaukasten, einfach zusammenstecken
Mit dem neuen Kunststoff-Skelettteil betritt igus Neuland. Dr. Rudolf Bannasch, Geschäftsführer der Berliner Firma EvoLogics, 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", so Dr. Bannasch. "Schon lange träumten wir von einem Baukasten, dessen Elemente man einfach zusammensteckt." Damit würden Entwicklungszeiten stark verkürzt und die Programmierer der Künstlichen Intelligenz kämen schneller zum Zuge. igus wiederum hat auf den Gebieten humanoide sowie industriell genutzte Roboter jahrelange Erfahrung. So sind zum Beispiel autonome mobile Systeme mit Polymertechnik der Kölner gelagert und weltweit Industrieroboter mit mehrdimensional beweglichen "Triflex R"-Energieketten-Systemen ausgerüstet. Aktuatoren von Funktionselementen entkoppeln
Der jetzt neu präsentierte Roboter-Baukasten richtet sich insbesondere an Roboter-Entwickler und Labore, die im Bereich Humanoide Systeme sowie Leichtbau-Lösungen für Handling und Automation arbeiten. Entwicklungsziel von igus 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. "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."