Bionik 13.07.2018, 14:30 Uhr

Festos bionische Bestien

Seit Jahren konstruieren Festo immer neue Roboter und lassen sich dabei von Tieren inspirieren. Die Prototypen nach dem Vorbild der Natur sind aber keine Spielereien, sie lösen meist ein technisches Problem, haben effizientere Antriebe und eine feine Orientierung. Wir zeigen Ihnen die bunte Roboterwelt.

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicFinWave 2018

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicWheelBot 2018

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicFlyingFox 2018

Foto: Festo AG & Co. KG

eMotionButterflies 2015

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicANTs 2015

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicKangaroo 2014

Foto: Festo AG & Co. KG

BionicOpter 2013

Foto: Festo AG & Co. KG

AquaJelly 2.0 2012

Foto: Festo AG & Co. KG

SmartBird 2011

Foto: Festo AG & Co. KG

AquaRay 2007

Foto: Festo AG & Co. KG

Airacuda 2010

Foto: Festo AG & Co. KG

AquaPenguins 2009
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Bionische Tiere gehören bei Festo aus Esslingen inzwischen zur Tradition. Auch in diesem Jahr präsentierte das Unternehmen wieder neue Schöpfungen. In den letzten Jahren waren es unter anderem Kängurus, Ameisen, Quallen sowie Libellen, die die mechanische Menagerie bevölkert haben.

BionicFinWave – per Wellenantrieb durchs Rohr

Der Echte Tintenfisch (auch Sepia genannt) diente als Vorbild für Festos neueste bionische Kreation, den BionicFinWave. Der Name suggeriert bereits, was den aquatischen Roboter auszeichnet: Durch wellenförmige Bewegungen seiner langen Silikon-Seitenflossen bewegt er sich in alle Richtungen fort. Dieser Antrieb wirbelt deutlich weniger Wasser auf als etwa eine Schraube. Während der Bot damit zwar nur mit geringem Tempo schwimmt, sei seine Stärke die Genauigkeit. Das Unternehmen demonstriert das anhand eines transparenten Rohrsystems, durch das der falsche Tintenfisch autonom navigiert.

Autonomie erfordert Wahrnehmung: Der BionicFinWave ist mit Druckmesser und Ultraschall ausgestattet, um Kollision mit den Rohren zu vermeiden. Die Elektronik an Bord funkt gleichzeitig mit einem Tablet. Zu Großteilen kommt der kleine Schwimmer aus dem 3D-Drucker. Die additive Fertigung erlaubt es, im Gegensatz zum Gussverfahren, hohle Teile einfach zu produzieren, die sowohl als Gehäuse als auch als Schwimmkörper fungieren. Festo sieht für den BionicFinWave eine Zukunft in der Untersuchung von Kanalisationen oder anderen für Menschen unerreichbaren wässrigen Umgebungen.

Der BionicWheelBot ist keine Rumkugel, kugelt aber rum

Der Roboter, der sich an der afrikanischen Radlerspinne (Cebrennus rechenbergi) orientiert, führt den Namen BionicWheelBot. Er verfügt über acht Gliedmaßen, wodurch er er wie das Original krabbeln kann. Ein Beinpaar liegt während des Laufs am Körper an und wird nicht genutzt. Das Alleinstellungsmerkmal der Radlerspinne ist aber nicht, dass sie sich auf acht Beinen laufen kann – das ist ihr viel zu gemächlich. Stattdessen führt sie Flickflacks aus und rollt so mit unerwarteter Schnelligkeit über die Dünen ihrer Heimat. Mit dieser akrobatischen Leistung verdoppelt sie ihre Geschwindigkeit. Der Festo-Bot springt zwar nicht wie das Original durch die Wüste, hat sich aber dennoch ein paar Kniffe abgeschaut.

Das vierte Beinpaar, das beim Gehen ungenutzt bleibt, erfüllt seinen Zweck im Rollmodus. Die Laufgliedmaßen fahren bei der Transformation an den Körper und bilden ein rundes Profil. Durch ihre gebeugte Form schließen sie sich zu zwei Rädern, ähnlich einer Nähgarnrolle. Wie Paddel stoßen die bislang passiven Beine den Bot ab. Somit fährt die falsche Radlerspinne gemütlich davon und wendet weniger Energie auf als im Laufmodus.

Der BionicWheelBot ist nicht autonom. Abgesehen von einem Inertialsensor ist er nicht in der Lage, seine Umgebung wahrzunehmen. Die Fernsteuerung erfolgt über eine Tablet-Schnittstelle. Der Körper der Spinne besteht aus Polyamid und ist additiv gefertigt worden. Seine Aktorik erzielt die Maschine durch 14 Schneckenantriebe und einen Servomotor, Federn in den Gliedmaßen unterstützen die Speicherung von Bewegungsenergie.

Wirklich neu ist die Imitation der Radlerspinne von Festo allerdings nicht – bereits 2011 baute der Entdecker der Cebrennus rechenbergi, Ingo Rechenberg, die erste Maschine, die sich vom Wüstenroller inspirieren ließ. 2013 verfeinerte Bionikforscher Ralf Simon King das Prinzip und stellte seinen viergliedrigen Roboter Bilbiq vor, der ähnlich wie der BionicWheelBot zwischen Krabbeln und Rollen wechseln konnte.

Der BionicFlyingFox kommt auf gedruckten Schwingen daher

In die Luft hingegen geht der BionicFlyingFox: Er ist einem Flughund nachempfunden. Das maschinelle Säugetier hat eine Spannweite von 2,28 Meter und ist 580 Gramm schwer. Der Körper besteht aus gefrästem Schaumstoff, das Flügelskelett aus Carbonfaser. Für die Schwingen des Bots entwickelte Festo ein synthetisches Textil aus Elastan, das teilweise additiv gefertigt wurde. Durch das Fertigungsverfahren sei das Material reißfest und verleihe dem Flughund den nötigen Auftrieb. Außerdem verhindere die Wabenstruktur die Ausbreitung eines Risses im Gewebe, ähnlich wie bei Kleidung in Ripstop-Webart.

Die Flügel des Flughundes verfügen über jeweils zwei Gelenke und werden durch einen Motor mit 40 W Leistung angetrieben. Der Bot gewinnt seinen Auftrieb durch Flügelschläge nach dem Scherenprinzip – ganz wie das Vorbild aus der Natur. Als teilautonomes Flugsystem ist der BionicFlyingBot mit einem lernenden Netzwerk verbunden. Daher ist ein abgesteckter Raum mit Infrarotkameras, die die Bewegungen der Drohne erfassen, notwendig. Der Flughund kommuniziert laufend mit einem Rechner, der Position und Kurs verarbeitet – Maschinenlernen ist ein Teil des Projekts, denn die Software soll die Flugbahnen untersuchen und optimieren können.

Für Start und Landung benötigt der Flughund allerdings menschliche Hilfe. Der Flug beginnt nämlich für den Bot, ähnlich wie beim echten Tier, mit einem senkrechten Fall kopfüber. Der Mechanismus für entsprechend komplizierte Landungen dagegen fehlt dem bionischen Abbild.

 

Ein Beitrag von:

  • Dawid Gryndzieluk

    Dawid Gryndzieluk war Volontär bei den VDI nachrichten.

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