Roboter agiert wie die Zunge des Chamäleons

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Entwicklung der Purdue University schnappt
sich Objekte zuverlässig in Sekundenbruchteilen

Roboter agiert wie die Zunge des Chamäleons
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Chamäleon fängt ein Insekt (Grafik: Ramses V. Martinez, purdue.edu)
02.11.2019 | Ramses Martinez von der Purdue University und sein Team haben eine neue Klasse von Soft-Robotern entwickelt, die ebenso blitzschnell zupacken können wie ein Chamäleon. Das gelingt, weil der Greifer vorgespannt ist, ähnlich einem Katapult. Die Wissenschaftler haben sich bei der Konzeptionierung an der bis zu 27 Zentimeter langen Zunge der Schuppenkriechtiere orientiert.

Spannung speichert Energie

Die Roboter bestehen aus dehnbaren Polymeren, die Gummibändern ähneln. Im Inneren befinden sich pneumatische Kanäle, die sich unter Druck im Bruchteil einer Sekunde ausdehnen. Das Gebilde ähnelt einer Tröte, die sich abrollt, wenn man hineinbläst. Anschließend wickelt sie sich wieder auf. Bei der Herstellung des Fangarms des Roboters wird das Polymer in eine oder mehrere Richtungen überdehnt. Die Pneumatik im Inneren hält ihn bis zu dem Zeitpunkt in Form, zu dem er "zuschlagen" soll, und rollt ihn wieder auf. Das nimmt nur wenig mehr als eine Zehntel Sekunde in Anspruch. Die Zunge ist, wenn sie ausgefahren ist, fünfmal so lang wie der Roboter.

 

"Wir dachten, Industrieroboter könnten schneller und präziser arbeiten, wenn sie so schnell und zielgenau wären wie die Zunge des Chamäleons", sagt Martinez. Normale Roboter seien eher schwerfällig. "Das wollten wir ändern", sagt der Experte. Die Forscher entwickelten nach dem gleichen Prinzip auch einen Greifer, der einen mit einer Geschwindigkeit von zehn Millimetern pro Sekunde fliegenden Ball innerhalb von 65 Millisekunden mit traumwandlerischer Sicherheit fängt. Ebenso bauten sie die Venusfliegenfalle nach, eine fleischfressende Pflanze, die blitzschnell zuschnappt, wenn ein Insekt hineingerät. Der Soft-Roboter-Nachbau braucht ganze 50 Millisekunden, um sich zu schließen.

 

Beites Anwendungsspektrum

Martinez sieht zwei Vorteile seiner vorgespannten Roboter, verglichen mit den heute existierenden Soft-Robotern. Zum einen könnten sie eine Vielzahl unterschiedlicher Objekte ergreifen, festhalten und bewegen und das mit hoher Geschwindigkeit. Zum anderen verbrauchten sie keine externe Energie, wenn sie ein Objekt festhalten. Dazu reiche die Vorspannung. (pte)


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