Verpackungsindustrie Roboterarm ist beweglich und störsicher

Redakteur: Udo Schnell

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben einen bionomischen Roboterarm entwickelt, der aufgrund seines Aufbaus Probleme vermeidet, die bisher bei Roboterarmen auftreten konnten. Als Vorbild für den Roboterarm Isella diente den Forschern der Elefantenrüssel.

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„Der weiche und bewegliche Elefanten-Rüssel lieferte uns die Idee für den bionomischen Roboterarm Isella“, sagt Harald Staab, der die Technik am IPA erfunden und entwickelt hat.

Zwei Antriebe verhindern unkontrollierte Bewegungen des Roboterarms

Bisher bergen Roboterarme eine Verletzungsgefahr für nebenstehende Menschen – etwa wenn sie sich bei Störungen unkontrolliert bewegen. Dies sei bei dem neuen Arm anders. Denn während herkömmliche Roboterarme nur einen Antrieb pro Gelenk haben, gibt es bei Isella zwei: Jeder Antrieb hat einen Gegenspieler, so dass bei Störung des einen der andere eine unkontrollierte Bewegung des Gelenks verhindert.

„Im Gegensatz zu pneumatischen und hydraulischen Antrieben funktioniert unser Roboterarm mit einem einfachen und preisgünstigen Muskelantrieb – aus einem kleinen Elektromotor mit Antriebswelle und einer Spezialschnur“, erläutert Staab. Die Schnur ist, so Staab weiter, wie eine Sehne zwischen zwei zueinander beweglichen Teilen befestigt. Die Antriebswelle wird an der Schnurmitte festgemacht. Wenn sie sich dreht, wickelt sich die Schnur in Form einer doppelten Helix von beiden Seiten auf. Die Forscher sprechen von Dohelix.

Antriebswelle des Roboterarms ist so dünn wie eine Schnur

„Die Welle ist etwa so dünn wie die Schnur und bricht trotzdem nicht. Dadurch gibt es eine große Übersetzung wie bei einem Getriebe“, sagt der Experte. Erreicht haben die Forscher dies durch extrem reißfeste und flexible Materialien, die auch beim Segelsport und Drachenfliegen verwendet werden, heißt es weiter.

Der Vorteil: Dohelix ist wesentlich preisgünstiger und energieeffizienter als ein Getriebe. Die Zugkraft betrage ein Zigfaches des Eigengewichts und das Antriebsprinzip des Dohelix eigne sich für alle Größenordnungen – vom Mikrometermuskel bis zum Lastenheben im Containerhafen.

Roboterarm ist beweglich wie ein menschlicher Arm

Der Roboterarm besteht aus insgesamt zehn dieser Dohelix-Muskeln: Jeweils einem Beuger und einem Strecker für jedes Gelenk – vier für den Ellbogen und sechs für den Oberarm. Die Beweglichkeit entspricht der des menschlichen Arms. „Derzeit realisieren wir den Ellbogen“, sagt der Experte.

Einsatzmöglichkeiten für Isella liegen in der Rehabilitation, etwa um verletzte Gelenke wieder zu trainieren, und in Prothesen, die beweglich und preisgünstig sind. In etwa zwei Jahren könnten solche Prothesen auf dem Markt sein, hofft Staab.

Fraunhofer IPA, Tel. (07 11) 9 70-12 52, www.ipa.fraunhofer.de

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