Stuttgart Roboter-Spinne für Katastropheneinsatz
Stuttgart · Spinnen sind überaus flinke und bewegliche Tiere, die Hindernisse leicht überwinden können. Fähigkeiten, die sich Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart zum Vorbild genommen haben – für einen Laufroboter, der für Menschen unzugängliches oder gefährliches Terrain erkunden soll.
Mulden, Furchen und andere Unebenheiten halten den Hightech-Roboter dabei genauso wenig auf wie ein nach einem Chemie-Unfall verseuchtes Gelände. Ausgerüstet mit Kamera und Messgeräten, kann er Einsatzkräften ein Lagebild und Daten über giftige Substanzen liefern, Live-Bilder übertragen oder Gefahrenquellen wie austretendes Gas oder eine Strahlenquelle aufspüren. Wie bei einer echten Spinne berühren dabei jeweils vier Beine den Boden, während die anderen vier sich nach vorne in die nächste Ausgangsposition drehen.
Noch ist der Hightech-Helfer nur ein Prototyp, doch schon bald soll er seinen Dienst als Scout nach Naturkatastrophen, Industrie- oder Reaktorunfällen verrichten. Mit den langen Extremitäten kann sich die Robo-Spinne dabei auf verschiedene Weise fortbewegen. Manche Exemplare sind sogar fähig zu springen.
Dies gelingt ihnen durch hydraulisch betriebene, ziehharmonikaartige Faltenbälge, die als Gelenke dienen und für die Beweglichkeit der Glieder sorgen – wie bei echten Spinnen: Da den Tieren Muskeln für das Strecken der Beine fehlen, bauen sie im Körper hohen Druck auf, mit dem sie Flüssigkeit in die Gliedmaßen pumpen. Schießt die Flüssigkeit in die Beine, werden sie gestreckt. "Wir haben uns dieses Fortbewegungsprinzip zunutze gemacht und auf unseren bionischen, per Computer gesteuerten Leichtbauroboter angewandt", sagt IPA-Ingenieur Ralf Becker. "Seine acht Beine und der Körper sind mit elastischen Faltenbälgen ausgestattet, die pneumatisch angetrieben werden und so die künstlichen Glieder beugen und strecken."
Die für den Antrieb erforderlichen Bauteile wie Steuerungseinheit, Ventile und Kompressorpumpe befinden sich im Körper, der je nach Anwendung unterschiedliche Messgeräte und Sensoren tragen kann. Scharniere ermöglichen im Zusammenspiel mit den Faltenbälgen die Vorwärts- und Drehbewegungen der Beine. Diagonal gegenüberliegende Glieder bewegen sich dabei immer gleichzeitig: Durch Biegen der vorderen Beinpaare wird der Körper gezogen, durch Strecken der hinteren Extremitäten geschoben. Die Besonderheit des Hightech-Helfers: Er ist nicht nur sehr leicht, sondern vereint sowohl starre als auch elastische Formen in einem Bauteil und lässt sich mit wenigen Fertigungsschritten kostengünstig herstellen.
Bislang wurden Konstruktionen wie der Laufroboter zeitaufwändig und teuer mit konventioneller Maschinenbautechnik gefertigt. Die Forscher am IPA dagegen tragen dünne Schichten eines feinen Kunststoffpulvers übereinander auf und schmelzen diese mit einem Laser in einem 3D-Druckverfahren in Form. Dadurch lässt sich der Laufroboter flexibel konstruieren, und die Beinmodule lassen sich für eine bestimmte Belastung stufenlos auslegen. Das Verfahren sei so preiswert, dass die Robo-Spinne nach einem Einsatz im kontaminierten Gebiet einfach entsorgt werden kann – wie ein Einmal-Handschuh.
