Kollaborative Leichtbauroboter mit pneumatischen Antrieben und ein Greifer, der dem Tentakel des Oktopus nachempfunden ist: Die Ingenieure des Bionic Learning Network von Festo präsentieren auf der Hannover Messe 2017 drei zukunftsweisende Konzepte. Während der BionicCobot von den natürlichen Bewegungsabläufen des menschlichen Arms inspiriert ist, waren beim BionicMotionRobot Elefantenrüssel und Oktopus-Tentakel die Vorbilder aus der Natur. Ebenfalls vom Oktopus abgeleitet ist der neue bionische Greifer, der OctopusGripper. Alle drei Projekte zeigen, wie eine ungefährliche und direkte Mensch-Roboter-Kollaboration in Zukunft aussehen könnte.

Vor allem bei monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten könnten Roboter als Assistenzsysteme eingesetzt werden und den Menschen entlasten. Die strikte Trennung zwischen den Arbeitsbereichen von Mensch und Roboter wird zunehmend aufgehoben; es entsteht ein kollaborativer Arbeitsraum. Bionische Leichtbauroboter, wie sie Festo auf der Hannover Messe zeigt, sind aufgrund ihrer natürlichen Bewegungsmuster und der eingesetzten nachgiebigen Pneumatik geradezu prädestiniert für eine gefahrlose Mensch-Roboter-Kollaboration. Sie können in Zukunft eine preisgünstige Alternative zu klassischen Roboterkonzepten darstellen.

BionicCobot – pneumatischer Leichtbauroboter mit menschlichen Bewegungsabläufen

In seinen Bewegungsmustern ist der BionicCobot dem menschlichen Arm nachempfunden, von der Schulter über Oberarm, Ellbogen, Elle und Speiche bis zur Hand. Er macht sich dabei den natürlichen Wirkmechanismus von Bizeps- und Trizepsmuskel zunutze, also das effiziente Zusammenspiel von Beuger und Strecker, und das in allen seinen Gelenken. Dadurch kann er wie sein biologisches Vorbild sehr feinfühlige Bewegungen ausführen.

Die Bewegungen des BionicCobot können je nach Bedarf kraftvoll und dynamisch, aber auch sensibel und nachgiebig geregelt werden, sodass das System selbst im Falle einer Kollision den Menschen nicht gefährdet. Ermöglicht wird dies durch die pneumatische Automatisierungsplattform „Festo Motion Terminal“, die hochpräzise Mechanik, Sensorik sowie komplexe Steuerungs- und Messtechnik auf engstem Raum vereint.

Je nach Aufgabenstellung lassen sich an den BionicCobot unterschiedliche Greifer anschließen. Seine Bedienung erfolgt intuitiv über ein eigens entwickeltes grafisches User Interface: Mit einem Tablet kann der Anwender die durchzuführenden Aktionen ganz einfach teachen und parametrieren. Anschließend lassen sich die definierten Arbeitsschritte per Drag and Drop in einer Zeitleiste beliebig aneinander reihen. Dabei wird der komplette Bewegungsablauf virtuell abgebildet und gleichzeitig simuliert. Schnittstelle zwischen dem Tablet und dem Festo Motion Terminal ist die Open-Source-Plattform ROS (Robot Operating System), auf der die Bahnplanungen der Kinematik berechnet werden.

BionicMotionRobot – Leichtbauroboter mit natürlichen Bewegungsformen

Elefantenrüssel und Oktopus-Tentakel können sich besonders flexibel bewegen. Der pneumatische Leichtbauroboter BionicMotionRobot ahmt diese fließenden Bewegungsabläufe mit seiner flexiblen pneumatischen Balgstruktur und einer entsprechenden Ventil- und Regelungstechnik mühelos nach. Das Konzept der nachgiebigen Kinematik basiert auf dem Bionischen Handling-Assistenten aus dem Jahr 2010, der mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet wurde. Eine neuartige Außenhaut aus einem 3D-Textilgestrick ermöglicht es jetzt dem BionicMotionRobot, das große Kraftpotenzial der gesamten Kinematik auszuschöpfen. Damit hat der bionische Roboterarm eine Tragkraft von knapp drei Kilogramm – bei etwa demselben Eigengewicht.

OctopusGripper – Greifen nach dem Vorbild der Oktopus-Tentakel

Mit dem OctopusGripper präsentiert Festo einen bionischen Greifer, der vom Oktopus-Tentakel abgeleitet ist. Er besteht aus einer weichen Silikonstruktur, die sich pneumatisch ansteuern lässt. Wird sie mit Druckluft gefüllt, krümmt sich

das Tentakel nach innen und kann sich formschlüssig und sanft um das jeweilige Greifgut schlingen. Wie bei seinem natürlichen Vorbild sind an der Innenseite des Silikontentakels zwei Reihen von aktiv und passiv geregelten Saugnäpfen angebracht. Damit kann der OctopusGripper eine Vielzahl an unterschiedlichen Formen aufnehmen und halten. Seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten demonstriert der flexible Greifer am BionicMotionRobot und am BionicCobot. Dabei steuert und regelt das Festo Motion Terminal sowohl den jeweiligen Roboterarm als auch den Greifer. Aufgrund seiner weichen und nachgiebigen Struktur verfügt der OctopusGripper über großes Potenzial für den Einsatz in kollaborativen Arbeitsräumen der Zukunft.

Bionic Learning Network

Seit mehr als zehn Jahren hat Festo das Bionic Learning Network ins Leben gerufen, welches eng mit den Innovationsprozessen im Unternehmen verzahnt ist. In Kooperation mit Studenten, namhaften Hochschulen, Instituten und Entwicklungsfirmen fördert Festo dabei Projekte, Versuchs- und Technologieträger. Ziel ist es mit Hilfe der Bionik, neue Technologien aufzuspüren und in die industrielle Automation umzusetzen.