OHM-Krabbler
Von der Spinne zum neuartigen Antrieb

Ob bei der Atom-Katastrophe von Fukushima oder beim Feuerwehreinsatz von nebenan: In Zukunft sollen hochentwickelte Roboter Menschen in lebensbedrohlichen Situationen unterstützen und die Umwelt vor gefährlichen Substanzen schützen. Bis es so weit ist, müssen aber erst die Einsatzmöglichkeiten von Robotern erweitert werden, die derzeit zu plump in den Bewegungen und zu aufwendig in der Bedienung sind.

Nach dem Vorbild der Spinnen soll das Projekt OHM-Krabbler dazu führen, dass Roboter in Zukunft energieeffizienter und beweglicher werden.

Wie Spinnen sich bewegen

Spinnen pumpen in ihren Gliedern Flüssigkeiten, um ihre Beine hydraulisch anzutreiben. Bisher wurden Hydrauliken nur im großen Maßstab genutzt, beispielsweise in Baumaschinen. In gewöhnlichen Robotern werden dagegen in der Regel Elektromotoren verwendet, die für ein hohes Gesamtgewicht sorgen. Ähnlich der Spinne soll mit dem OHM-Krabbler eine Hydraulik entwickelt werden, die in der Kunststoffhülle des Roboters durch Druckunterschiede einer Flüssigkeit sehr effizient für Bewegung sorgt. Dabei könnte eine Antriebstechnik entstehen, die klassische Elektromotoren in vielen Bereichen der Technik durch eine energiesparende Alternative ersetzt.

Intuitive Programmierung

Um Roboter alltagstauglicher werden zu lassen, wird in dem Projekt zusätzlich eine intuitive Programmierbarkeit entwickelt. Das bedeutet, dass der Roboter wie bei einem Rettungshund über einfache Befehle gesteuert werden kann, ohne Fachpersonal zu benötigen. Auf diese Weise sollen zum Beispiel Feuerwehrleute in die Lage versetzt werden, einen weiterentwickelten OHM-Krabbler auf die Suche nach Verletzten oder Verschütteten in eingestürzte Gebäude zu schicken.

Ergebnisse des Projektes OHM-Krabbler

Im Laufe der Projektbearbeitung wurden die Beingelenke von Spinnen analysiert und konnten durch bionische Entwicklungsmethoden in die Technik überführt werden. Das patentierte Gelenksystem besteht, analog zum Gelenk der Tiere, aus einem passiven Streckelement mit flexibler Gelenkmembran und einem aktiven Muskel zur gesteuerten Beugung des Beines.

Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit der Gelenke wurde ein Laufroboter entwickelt und aufgebaut, dessen acht Beine über je ein bionisches Gelenk verfügen. Als Fluid verwendet der OHM-Krabbler aus Gewichtsgründen und aufgrund der Inkompressibilität keine Flüssigkeit, wie die Hämolymphe der Spinne, sondern Druckluft. Der Aufbau und die Druckluft ergeben so ein nachgiebiges Gelenksystem, bei welchem die Kontaktkräfte auf die Umgebung inhärent reduziert sind. Diese Nachgiebigkeit empfiehlt sich somit für sämtliche Roboteranwendungen, bei denen es zum Kontakt mit Menschen kommen kann.

Zudem wurde bei der Programmierung der Schrittsequenzen darauf geachtet, dass diese dem biologischen Vorbild ähneln. Zur Reduzierung des Energieverbrauchs wird das Gewicht des Roboters auch beim Laufen von möglichst vielen Beinen getragen. Bei maximaler Geschwindigkeit stellt sich dabei automatisch eine symmetrische Gangart ein.

Die erforderliche Druckluft kann der Roboter in einer Hochdruckflasche mit sich führen und die benötigte elektrische Energie in Akkus. Dadurch sind mit dem OHM-Krabbler Laufzeiten von ca. 20 Minuten realisierbar. Da die Steuerung des Roboters durch das, in der mobilen Robotik weitverbreitete, Roboter Operating System (ROS) erfolgt, kann dessen Funktionsportfolio effektiv erweitert werden.

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