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Robotik 3D-Druck sorgt für pneumatisch gesteuerte Softroboter

Quelle: Uni Freiburg 2 min Lesedauer

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An der Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg entwickelt man pneumatische Logikmodule, die dann additiv gefertigt werden. Diese ersetzen elektrische Steuerungen bei Softrobotern.

Was hier wie eine Eiswürfelform aussieht, ist in Wirklichkeit ein Steuermodul für einen Softroboter. Das Besondere ist, dass es additiv gefertigt wurde. Softroboter brauchen damit für gezielte Bewegungen keine Elektronik mehr, was sie für bestimmte Einsätze prädestiniert.(Bild: Universität Freiburg / L. Brunold)
Was hier wie eine Eiswürfelform aussieht, ist in Wirklichkeit ein Steuermodul für einen Softroboter. Das Besondere ist, dass es additiv gefertigt wurde. Softroboter brauchen damit für gezielte Bewegungen keine Elektronik mehr, was sie für bestimmte Einsätze prädestiniert.
(Bild: Universität Freiburg / L. Brunold)

Softroboter können in Zukunft Aufgaben übernehmen, an denen herkömmliche Roboter scheitern, sage die Freiburger Forscher.Denn die „weichen“ Roboter könnten in schwer zugänglichem Gelände und in Arealen zum Einsatz kommen, in denen sie etwa Chemikalien oder Strahlung ausgesetzt sind, die elektronisch gesteuerten Robotern aus Metall schaden würden. Das heißt aber auch, dass diese Softroboter ohne Elektronik funktionieren müssen. Ein Forschungsteam der Universität Freiburg hat nun aber 3D-gedruckte pneumatische Logikmodule entwickelt, die die Bewegungen von Softrobotern allein durch Luftdruck steuern können. Sie ermöglichen eine logische Schaltung des Luftstroms und können so eine elektrische Steuerung quasi imitieren. Damit könnten erstmals, flexible und elektronikfreie Softroboter vollständig im 3D-Drucker mit Filament aus konventionellem Druckmaterial hergestellt werde. Die Ergebnisse wurden übrigens im Fachjournal Science Robotics veröffentlicht.

Luftdruck macht gezielte Bewegungen

Die Module bestehen dazu aus zwei Kammern, die unter Druck stehen, wie es weiter heißt. Zwischen diesen Kammern verläuft ein 3D-gedruckter Kanal. Indem die Kammern auf den Kanal drücken, können sie den Luftfluss darin unterbinden und diesen so wie ein Ventil regulieren, wie die Forscher beschreiben. Durch das gezielte Öffnen und Schließen des Ventils könnten die Module (ähnlich wie elektrische Schaltungen) die booleschen, logischen Funktionen „UND“, „ODER“ und „NICHT“ ausführen und dabei gezielt Luft in die Bewegungselemente des Softroboters lenken. Welche Funktion das einzelne Modul ausführt, wird dadurch festgelegt, in welche Kammern Druck herrscht. Je nach gewähltem Material, könnten die Module mit einem Druck zwischen 80 und über 750 Kilopascal betrieben werden. Ihre Reaktionszeit betrage etwa 100 Millisekunden, was für pneumatische Systeme relativ schnell sei.

Beispiele für pneumatisch Softroboter

Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Module seien enorm. Die Forscher haben etwa einen flexiblen 3D-gedruckten robotischen Läufer entwickelt, der durch einen integrierten Schaltkreis per Luftdruck gesteuert wird. Wie nachgiebig die Logikmodule sind, zeigt sich daran, dass dieser Läufer sogar die Last eines Autos aushält, das über ihn fährt, wie die Experten betonen. Als Beispiel für komplexere Steuerungen hat man zusätzlich auch einen elektronikfreien Getränkespender entwickelt.

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