Gelenkbaukasten für Roboter

Bisher waren Entwickler gezwungen, aus vielen Einzelteilen individuelle Lösungen zu basteln. Die Gelenke des jetzt vorgestellten Robolink-Baukastens werden nach dem Seilzugprinzip angetrieben, also ähnlich des menschlichen Mechanismus mit Knochen und Sehnen. In den zum polymeren Roboter-Skelettteil gehörenden Gelenkarmen lassen sich neben Pneumatik und Hydraulik alle Datenleitungen funktionssicher verlegen. Sie steuern die bildgebenden, kraftmessenden und akustischen Sensoren, also die künstlichen Sinnesorgane von humanoiden Robotern. Mit dem neuen Kunststoff-Skelettteil trägt Igus dazu bei, künftig Entwicklungszeiten stark zu verkürzen.

Auf dem Gebiet humanoider und industriell genutzter Roboter haben die Kölner indes schon Erfahrung – so sind zum Beispiel autonome mobile Systeme mit Igus-Polymertechnik gelagert und weltweit Industrieroboter mit mehrdimensional beweglichen Triflex R-Energieketten-Systemen ausgerüstet. Der präsentierte Baukasten richtet sich an Entwickler und Labore, die im Bereich humanoide Systeme sowie Leichtbau-Lösungen für Handling und Automation arbeiten. Entwicklungsziel ist es, die bewegten Massen so gering wie möglich zu halten, damit die Aktuatoren von den Funktionselementen – wie Greifer, Hände, Saugnäpfe – entkoppelt werden.

Besonderes Augenmerk wurde dabei auf schnelle Montage und nutzerfreundliches Design gelegt sowie die Anwendbarkeit der Vorteile von tribo-optimiertem Kunststoff – Schmierfreiheit und wenig Gewicht. Das Baukastenkonzept besteht aus einer Antriebs- und Steuereinheit, Gelenkarmen in verschiedenen Längen und Ausführungen, Gelenken in unterschiedlichen Größen samt Durchgang für zusätzliche Steuerleitungen. Am Ende dieser – in der Länge variablen – Gelenke-Reihenschaltung bietet der Hersteller Anbindungsmöglichkeiten für Werkzeuge aller Art an.

Da das System ein modularer Baukasten ist, lassen sich unterschiedlichste humanoide Roboterkonfigurationen konstruieren und teilfertigen – vom Gelenkarm und beweglichen Baggerarm über “Paddelboote” bis hin zum Vierbeiner. Die Gelenke können nach Belieben kombiniert werden. Die Antriebs- und Steuereinheit ist bewusst als “black box” konzipiert; Roboterentwickler sind frei in der Wahl, ob sie mit Pneumatik, Elektrotechnik oder Hydraulik arbeiten wollen. Die Gelenkarme sind aus kohlefaserverstärktem Kunststoff oder anderen Leichtbauwerkstoffen gefertigt. Bionisches Herzstück des Roboter-Skelettteil sind die aus Kunststoff gespritzten Gelenke. Sie werden über Seilzüge gesteuert, die die Zugkräfte übertragen – beim Menschen übernehmen Sehnen diese Funktion.

Der Außenzug wird zurückgehalten, am Innenzug wird gezogen. Dergestalt wird der Greifer, die Schaufel, der Haken, welches Werkzeug auch immer der Entwickler wählt, angetrieben. Die Seilzüge werden durch die Gelenke und Arme geleitet, vom nächsten zum übernächsten Gelenk und so weiter, ähnlich wie beim Menschen. Pro Kunststoff-Gelenk sind nur vier Seile erforderlich, damit das Gelenk frei rotieren und schwenken kann. Die Seile selbst sind aus technischen Kunstfasern gefertigt, hochfest mit geringer Dehnung, chemikalienbeständig, schmier- und nahezu abriebfrei. Sie haben reibungs- und verschleißtechnische Vorteile und sind wegen ihres geringen Gewichts energieeffizient.