Fauna Robotica

Nach Millionen von Jahren Evolution hat die Natur viele ausgeklügelte Bewegungsapparate hervorgebracht, an denen sich Ingenieur:innen orientieren, um ihre Roboter besser zu machen. Wir zeigen einige aktuelle technische Entwicklungen, die es in sich haben.

Der bionische Vogel

Es ist zwar nur ein Spielzeug, aber was für eines. Der Bionic Bird sieht genau so aus wie ein Vogel und fliegt auch wie einer. Entwickelt von einem französischen Unternehmen, lässt sich der Bionic Bird über ein Smartphone steuern und erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu 20 Kilometern pro Stunde bei einer Reichweite von 100 Metern. Seine Entwickler:innen träumten schon lange von einem elektrisch angetriebenen Vogel, doch erst die leichte Mikrotechnologie machte das Vorhaben möglich. Und so ist der nur neun Gramm schwere Bionic Bird eine spannende Alternative zu den üblichen Propellerdrohnen.

ANYmal

Ingenieur:innen am Robotics Systems Lab der ETH Zürich haben 2009 begonnen, einen vierbeinigen Roboter zu entwickeln, der sich autonom bewegt und bei harschen Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen soll. ANYmal ist inzwischen fähig, zu rennen, Steigungen zu erklimmen, und er kann sogar den Aufzugsknopf betätigen. Dank Lasersensoren und Kameras erstellt der Roboter permanent eine Karte seiner Umgebung, weiss, wo er sich befindet, und navigiert sich vorsichtig durchs Terrain. ANYmal ist knapp 30 Kilogramm schwer, kann bis 10 Kilo Nutzlast tragen und läuft mit einer Batterieladung zwei Stunden. Vertrieben und weiterentwickelt wird er vom ETH-Spin-off ANYbotics. Künftig könnte der Roboter, der rennt, springt und klettert, für Inspektionen, Rettungsaktionen oder in der Unterhaltung eingesetzt werden.

Die Unterwasserschlange

Das norwegische Start-up Eelume hat einen modularen Unterwasserroboter in Form einer Schlange entwickelt, der für Inspektionen, Wartungen und Reparaturarbeiten eingesetzt werden soll. Der schlanke und flexible Körper des Roboters kann grosse Entfernungen zurücklegen und erreicht auch Stellen, die für konventionelle Unterwasserroboter nicht zugänglich sind. Die Ingenieur:rinnen arbeiten schon zehn Jahre am Schlangenroboter und entwickeln ihn laufend weiter. In Zukunft soll er permanent auf dem Meeresgrund an einer Dockingstation bleiben und bei Bedarf zum Einsatz kommen. Noch ist die Unterwasserschlange auf ein Kabel angewiesen. Sie ist aber bereits jetzt flexibel und kann mit ihren beweglichen Verbindungsteilen auch als Roboterarm mit montierten Werkzeugen eingesetzt werden. maxon motor liefert für die Verbindungsmodule bürstenlose DC-Motoren in Kombination mit kundenspezifischen Getrieben.

Die Roboterschlange

Dieser Roboter sieht nicht nur aus wie eine Schlange, sondern bewegt sich auch so. Dank seiner unabhängigen Module klettert der SnakeBot an Hosenbeinen sowie Laternenmasten hoch und ist mit sechs Zentimetern Durchmesser fähig, in enge Spalten zu kriechen – etwa nach einem schweren Erdbeben. Entwickelt hat ihn die Carnegie Mellon University in Pittsburgh (USA). Inzwischen ist daraus das Start-up HEBI Robotics hervorgegangen. In den aktuellen Modulen befinden sich bürstenlose Flachmotoren EC-flat 20 von maxon, da diese Antriebe ein hohes Drehmoment liefern und kurzfristig überlastet werden können, was sich als Vorteil in dieser Anwendung erweist. Pro Schlange kommen rund 20 Module zum Einsatz. Sie werden inzwischen auch zu anderen «Tieren» zusammengesetzt.

Oktofant

Die Ingenieur:innen von Festo präsentieren immer wieder erstaunliche bionische Konzepte für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Das gilt auch für eine der jüngsten Entwicklungen: den BionicMotionRobot. Als Vorbilder dienen der Elefantenrüssel und die Oktopus-Tentakel. Herausgekommen ist ein pneumatischer Leichtbauroboter mit zwölf Freiheitsgraden, der eine Nutzlast von drei Kilogramm trägt. Wie die natürlichen Vorbilder ist der BionicMotionRobot flexibel beweglich und kann sich in drei verschiedene Richtungen gleichzeitig krümmen. Dank einer Aussenhaut aus neuer Fasertechnologie, abgeschaut bei den Muskelfasern des Oktopus, lässt sich laut Festo das ganze Kraftpotenzial der Kinematik ausschöpfen.