HANNOVER MESSE 2017

Bionische Ansätze in der Robotik

Beim HMI-Leitthema "Integrated Industries – Creating Value“ geht es um Wettbewerbsvorsprung durch Digitalisierung, neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfung durch intelligente Technik sowie die Vernetzung von Mensch und Maschine. Festo hat im Vorfeld der Messe zukunftsweisende und faszinierende Technologien anhand der Bionic und Future Concepts vorgestellt.

BionicCobot: Pneumatischer Leichtbauroboter mit menschlicher Bewegungsdynamik als feinfühliger Helfer für die Mensch-Roboter-Kollaboration (Fotos: Festo AG & Co. KG)

Die Projekte des Bionic Learning Networks dienen als Entwicklungsplattformen, die unterschiedlichste Technologien und Komponenten kombinieren. „Dieses Jahr präsentieren wir zukunftsweisende, mit Pneumatik betriebene Roboterkonzepte“, so Dr. Elias Knubben, Leiter Corporate Bionic Projects. Alle drei Projekte zeigen, wie eine ungefährliche und direkte Mensch-Roboter-Kollaboration in Zukunft exemplarisch aussehen könnte. Im Fokus stehen bionisch inspirierte Leichtbauroboter, die aufgrund ihrer natürlichen Bewegungsmuster prädestiniert für kollaborative Arbeitsräume sind und in Zukunft eine preisgünstige Alternative zu klassischen Roboterkonzepten darstellen können. Laut Elias Knubben können vor allem bei monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten solche Roboter als Assistenzsysteme eingesetzt werden und den Menschen entlasten.

BionicCobot mit menschlicher Bewegungsdynamik
In seinen Bewegungsmustern ist der BionicCobot dem menschlichen Arm nachempfunden, von der Schulter über Oberarm, Ellbogen, Elle und Speiche bis zur Greifhand. Er macht sich dabei den natürlichen Wirkmechanismus von Bizeps- und Trizepsmuskel zunutze, also das effiziente Zusammenspiel von Beuger und Strecker, und das in allen seiner sieben Gelenke. Dadurch kann er wie sein biologisches Vorbild sehr feinfühlige Bewegungen ausführen. „Die Bewegungen des BionicCobot können je nach Bedarf kraftvoll und dynamisch, aber auch sensibel und nachgiebig geregelt werden, sodass das System selbst im Falle einer Kollision den Menschen nicht gefährdet“, betont Knubben. Ermöglicht wird dies durch die pneumatische Automatisierungsplattform – dem Festo Motion Terminal, die hochpräzise Mechanik, Sensorik sowie komplexe Steuerungs- und Messtechnik auf engstem Raum vereint. Je nach Aufgabenstellung lassen sich an den BionicCobot unterschiedliche Greifsysteme anschließen, unter anderem auch der OctopusGripper, ein weiteres bionisches Projekt von Festo in diesem Jahr. Die Bedienung erfolgt intuitiv über ein eigens entwickeltes grafisches User Interface: Mit einem Tablet kann der Anwender die durchzuführenden Aktionen ganz einfach teachen und parametrieren.

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Leichtbauroboter mit natürlichen Bewegungsformen
„Auch bei unserem zweiten pneumatischen Leichtbauroboter haben wir uns Anregung aus der Natur geholt“, so Elias Knubben. „Elefantenrüssel und Oktopus-Tentakel können sich dank ihrer feingliedrigen Kinematik besonders flexibel bewegen. Der BionicMotionRobot ahmt diese fließenden Bewegungsabläufe mit seiner flexiblen pneumatischen Balgstruktur und einer entsprechenden Ventil- und Regelungstechnik mühelos nach.“ Das Konzept der nachgiebigen Kinematik basiert auf dem Bionischen Handling-Assistenten aus dem Jahr 2010, der mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde. Eine neuartige Außenhaut aus einem 3D-Textil-Gestrick ermöglicht es dem BionicMotionRobot, das große Kraftpotenzial der gesamten Kinematik auszuschöpfen. Damit hat der bionische Roboterarm eine Tragkraft von knapp drei Kilogramm – bei etwa demselben Eigengewicht.

Greifen nach dem Vorbild der Oktopus-Tentakel
Mit dem OctopusGripper präsentiert Festo einen bionischen Greifer, der vom Oktopus-Tentakel abgeleitet ist. Er besteht aus einer weichen Silikonstruktur, die sich pneumatisch ansteuern lässt. Wird sie mit Druckluft beaufschlagt, krümmt sich das Tentakel nach innen und kann sich formschlüssig und sanft um das jeweilige Greifgut schlingen. Wie bei seinem natürlichen Vorbild sind an der Innenseite des Silikontentakels zwei Reihen von aktiv und passiv geregelten Saugnäpfen angebracht. „Entwickelt haben wir die Silikontentakel in Kooperation mit der School of Mechanical Engineering and Automation an der Beihang University (BUAA) in China“, berichtet Elias Knubben. „Ein weiteres Beispiel für unsere weltweiten Projektpartnerschaften, die wir im Rahmen unseres Open Innovation Ansatzes im Bionic Learning Network verfolgen.

Schwebendes Transportieren mit Supraleitung
Drei neue, spannende Konzepte für den industriellen Einsatz der Supraleiter-Technologie zeigt Festo auf der Hannover Messe 2017: Beim SupraDrive werden durch Supraleitung schwebende Schlitten hochdynamisch bewegt; mit dem SupraShaker wird ein schwebendes Rüttelsystem mit Neigemöglichkeit realisiert. Beim SupraLoop wird gezeigt, wie sich die Supraleiter-Technologie einfach mit herkömmlichen Transportsystemen kombinieren lässt. „Ihre besonderen Eigenschaften eröffnen Supraleitern überall dort große Potenziale, wo eine berührungslose Lagerung oder Handhabung gefragt ist. Automatisierung kann damit auch in Bereiche vordringen, die bislang als nicht oder nur sehr schwer automatisierbar galten“, sagt Georg Berner, Leiter Strategische Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo und Projektkoordinator für die SupraMotion-Konzepte. „Mittlerweile haben wir 15 unterschiedliche Konzepte für vier Kernthemen der Automatisierung entwickelt: Für das Transportieren in allen Raumlagen, das Übergeben von schwebenden Objekten, das Handhaben bei räumlicher Trennung und dafür, schwebende Objekte zu wechseln und in Bewegung zu versetzen. Derzeit arbeiten wir gemeinsam mit Kunden daran, erste Pilotprojekte auf den Weg zu bringen.“

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