Festo_BionicMotionRobot_de

Funktionsweise und Einsatzpotenziale Für eine sichere und ergonomischere Arbeitswelt der Zukunft Der frei bewegliche Arm des BionicMotionRobot ist mit einer Textil-Außenhaut überzogen und besteht aus drei flexiblen Grundsegmenten, die sich modular zusammensetzen lassen. Neuartige Fasertechnologie als 3D-Textilgestrick In jedem der drei Segmente sind vier pneumatische Falten- bälge verbaut, die im Abstand von ca. zwei Zentimetern von scheibenförmigen Spanten zusammengehalten werden. Dazwi- schen verläuft ein Kardangelenk, das die pneumatischen Aktoren aufnimmt und die Spanten vor dem Verdrehen sichert. Die zwölf Faltenbälge sind aus robustem Elastomer. Jeder einzelne von ihnen ist von einem speziellen 3D-Textilmantel umschlossen, der sowohl aus elastischen als auch hoch festen Fäden gestrickt ist. Für dieses einzigartige 3D-Textilgestrick haben die Entwickler den Muskelaufbau des Oktopus genauer unter die Lupe genommen: Die Muskelfasern in den Tentakeln sind in mehreren Lagen unter- schiedlich ausgerichtet. Dieses Zusammenspiel radial, diagonal und längs orientierter Fasern erlaubt dem Tier eine gezielte Be- wegung seiner Fangarme. In Anlehnung daran verlaufen die Fäden des 3D-Textilgestricks in einem speziellen Muster um die Balgstrukturen. Wird ein Balg mit Druckluft beaufschlagt, kann er sich in Längsrichtung ausdehnen und die Gelenkstruktur damit verformen. In radialer Richtung wird die Ausdehnung des Elastomers von den festen Fäden im Gestrick begrenzt. Damit kann über das Textil genau bestimmt werden, an welchen Stellen die Struktur sich ausdehnt und damit Kraft entfal- tet und wo sie an der Ausdehnung gehindert wird. So lassen sich sehr große Kräfte erzeugen und gezielt in Bewegung umsetzen. Steuerung und Regelung mit dem Festo Motion Terminal Die komplexe Steuerung und Regelung der zwölf Balgkinematiken übernimmt ein Festo Motion Terminal. Es kombiniert hochpräzise Mechanik, Sensorik sowie komplexe Steuerungs- und Messtechnik auf engstem Raum. Mit den internen Regelalgorithmen der Motion Apps und den verbauten Piezoventilen lassen sich Durchflüsse und Drücke exakt dosieren und auch in mehreren Kanälen gleichzeitig beliebig variieren. Das ermöglicht dem BionicMotionRobot sowohl kraftvolle und schnelle, als auch weiche und präzise Bewegungs- abläufe – bei frei einstellbarer Steifigkeit der Kinematiken. Dank seines modularen Aufbaus und dieser präzisen Regelung der flexiblen Balgstrukturen kann sich der Roboterarm gleichzeitig in drei verschiedene Richtungen biegen und die fließenden Bewegun- gen seiner natürlichen Vorbilder umsetzen. Optischer Formsensor für eine exakte Wegbestimmung In den Kardangelenken der drei Segmente ist ein gemeinsamer Formsensor verlegt, der wie ein Kabel entlang der gesamten Längs- achse des Systems verläuft. Dadurch kann er Position, Form und Interaktionen der kompletten Kinematik erfassen und virtuell ab- bilden. Das simulierte Modell des Sensorkabels folgt dem realen Sensor in Echtzeit und ermöglicht so eine Positions- und Wegbe- stimmung auf etwa zehn Millimeter genau. Vielseitige Einsatzpotenziale und Anwendungsfelder Der BionicMotionRobot könnte überall dort Anwendung finden, wo kompakte, kräftige und leistungsfähige Systeme gefragt sind. Sein pneumatischer Aufbau ist unempfindlich gegen Staub und Schmutz, was auch einen Einsatz in belasteten oder gesundheits- gefährdenden Umgebungen denkbar macht. Unterstützendes Assistenzsystem für die Montage Als helfende dritte Hand in der Montage ist der BionicMotionRobot geradezu prädestiniert: Die pneumatischen Strukturen können entlastende Haltearbeiten verrichten, ohne sich dabei zu erwärmen und zusätzliche Energie zu verbrauchen. Denkbar wäre ein Szenario, in dem der Roboterarm verschiedenste Werkstücke selbstständig aufgreift, dem Menschen zur Bearbeitung anreicht und anschlie- ßend an anderer Stelle wieder ablegt. Der Werker könnte seiner Arbeit dadurch ergonomischer, präziser, konzentrierter und damit effizienter nachgehen. Hohe Nutzerakzeptanz und gefahrloser Umgang Die natürlich wirkenden Bewegungen des Roboterarms schaffen dabei Vertrautheit beim Anwender, was die Akzeptanz für eine direkte Zusammenarbeit steigert. Im Falle einer Kollision gibt die pneumatische Kinematik automatisch nach und stellt keine Gefahr für den Menschen dar. Diese systemeigene Nachgiebigkeit und das geringe Eigengewicht erlauben einen Einsatz ohne Schutzkäfig und machen somit eine unmittelbare und sichere Kollaboration von Mensch und Maschine möglich. 01 01: Natürliches Vorbild: die gegen- läufigen Muskelstränge im Tentakel des Oktopus 02: Neuartige Fasertechnologie: das spezielle 3D-Textilgestrick um die flexib- len Balgstrukturen 03: Modularer Aufbau: ein Blick ins Innenleben des pneumatischen Roboter- arms 03 04: Virtuelles Abbild: Der Formsensor ermöglicht ein simuliertes Modell der gesamten Kinematik 02 04 Textilbezug Verbindungsstück Elastomer-Faltenbalg 3D-Textilgestrick Spiralschlauch zur Luftversorgung Vierlochspante Optischer Formsensor Kardangelenk 1. Segment 2. Segment 3. Segment 6 Festo AG & Co. KG 7 BionicMotionRobot: pneumatischer Leichtbauroboter mit natürlichen Bewegungsformen