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P.T. MAGAZIN 01/2012

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Magazin für Wirtschaft und Gesellschaft. Offizielles Informationsmagazin des Wettbewerbs "Großer Preis des Mittelstandes" der Oskar-Patzelt-Stiftung

Hightech-Spinne für

Hightech-Spinne für Gefahreneinsätze Forscher haben einen Laufroboter konstruiert, der den Antrieb der Spinnenbeine zum Vorbild hat. Wirtschaft (Foto: Fraunhofer IPA) 20 Zentimeter lang sind die Beine der Roboterspinne. Elastische Faltenbälge dienen als Gelenke. Flink und zielstrebig steuert der Laufroboter durch das nach einem Chemieunfall unbetretbare Gelände. Mulden, Furchen und andere Unebenheiten halten den achtbeinigen Hightech-Gesellen nicht auf. Seine Mission: Ausgerüstet mit Kamera und Messgeräten soll er den Einsatzkräften ein Lagebild und Daten über giftige Substanzen liefern. Keine leichte Aufgabe, schließlich darf er nicht umkippen. Doch diese Gefahr scheint gering – sicher und stabil bewegt er sich vorwärts. Wie bei einer Spinne berühren jeweils vier Beine den Boden, während die anderen vier sich nach vorne in die nächste Ausgangsposition drehen. Auch optisch erinnert das künstliche Gliedertier an den Achtfüßler. Rettungskräfte unterstützen Kein Wunder – schließlich diente die Spinne den Forschern am Fraunhofer- Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA als Vorbild. Noch liegt der Hightech-Helfer als Prototyp vor, doch künftig soll er seinen Dienst als Erkundungswerkzeug in für Menschen nur schwer zugänglichen oder gefährlichen Umgebungen versehen. Nach Naturkatastrophen, Industrie- oder Reaktorunfällen oder bei Feuerwehr einsätzen kann er die Rettungskräfte unterstützen, indem er etwa Live-Bilder überträgt oder Gefahrenquellen wie austretendes Gas aufspürt. Manche Exemplare springen Mit ihren langen Extremitäten kann sich die Spinne auf vielfältige Weise fortbe- Nach Feuerwehreinsätzen kann die Spinne beim Aufspüren von Gefahrenquellen helfen 48 P.T. MAGAZIN 1/2012 (Foto: Fastfood/www.sxc.hu)

Ihr Partner in Sachen Elektronik & Technik! wegen. Manche Exemplare sind sogar fähig zu springen. Dies gelingt ihnen durch hydraulisch betriebene Faltenbälge, die als Gelenke dienen und für die Beweglichkeit der Glieder sorgen. 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. Seine acht Beine und der Körper sind ebenfalls mit elastischen Faltenbälgen ausgestattet, die pneumatisch angetrieben werden und so die künstlichen Glieder beugen und strecken“, erläutert Dipl.-Ing. Ralf Becker, Wissenschaftler am IPA in Stuttgart. Scharniere und Faltenbälgen 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. Die sich diagonal gegenüberliegenden Glieder bewegen sich gleichzeitig. Durch Biegen der vorderen Beinpaare wird der Körper gezogen, durch Strecken der hinteren Extremitäten wird er geschoben. Generative Fertigungstechnologien 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 mit konventioneller Maschinenbautechnik gefertigt – ein zeitaufwändiges und teures Unterfangen. Die Forscher am IPA hingegen setzen auf generative Fertigungstechnologien, konkret auf das selektive Lasersintern (SLS) von Kunststoffen, einem 3D-Druckverfahren. Dabei werden Schritt für Schritt dünne Schichten eines feinen Polyamidpulvers übereinander aufgetragen und mithilfe eines Laserstrahls in Form geschmolzen. So lassen sich komplexe Geometrien, innere Strukturen und Leichtbauteile herstellen – mit ähnlich optimalen Strukturen, wie man sie in der Natur beobachten kann. Die Experten am IPA können ihren Laufroboter flexibel konstruieren, also etwa die Beinmodule für eine bestimmte Belastung stufenlos auslegen. Wie ein Einmal-Handschuh »Per SLS können wir ein oder auch mehrere Beine in einem Durchgang herstellen, wir minimieren den Montageaufwand, sparen Material ein und reduzieren die Bauzeit. Durch die modulare Bauweise lassen sich einzelne Teile schnell austauschen. Unser Roboter lässt sich so preiswert fertigen, dass er nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden kann – wie ein Einmal-Handschuh«, sagt Becker. n Axel Storz Über das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung n Die Hightech-Spinne wird vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart entwickelt n Das IPA entwickelt und optimiert Lösungen für die unterschiedlichsten ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellungen n Das Fraunhofer IPA wurde 1959 gegründet und 1971 in die Fraunhofer-Gesellschaft aufgenommen n Innerhalb der aus 60 Instituten bestehenden Forschungsgesellschaft gehört es zu den größten Einzelinstituten und beschäftigt rund 280 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Elektronik von Elektronik von A bis Z – über 10.000 A-Z Artikel im Sortiment und laufend technische Innovationen und Neuheiten. Besuchen Sie unseren Online-Shop! Immer neue Sonderposten, aktuelle Preisknüller, günstige Preisknüller und das komplette Katalogsortiment fi nden Sie im Internet unter: www.pollin.de Unser neuer Katalog! Stöbern Sie durch 10.000 Artikel auf fast 400 Seiten! Elektronik, Technik und Sonderposten zu Superpreisen! 1/2012 P.T. MAGAZIN 49 Max-Pollin-Straße 1 · 85104 Pförring Tel. (08403) 920-920 · www.pollin.de

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