Minimotor SA: Sechsbeinige Laufmaschine

>> Die Natur hat in ihrem fortwährenden Evolutionsprozess unzählige Lösungen für energetische und mechanische Problemstellungen entwickelt, deren Raffinesse und Perfektion Wissenschaftler und Ingenieure auch noch heute faszinieren. Innovative Lösungen der Natur dienen darum zunehmend als Vorbild bei der Entwicklung effizienter und nachhaltiger Produkte und Technologien. So ist beispielsweise die beschriebene sechsbeinige Laufmaschine «Lauron» einer indischen Stabheuschrecke nachempfunden.

Anbieter zum Thema

Nordson (Schweiz) AG - EFD Dosiertechnik

Ramseier

FAULHABER SA

Minimotor SA

FAULHABER Antriebssysteme

joe. Innovative Lösungen aus der Natur dienen immer mehr als Vorbild für die Entwicklung neuer, effizienter und nachhaltiger Produkte und Technologien. Ein Beispiel für eine solche, von der Natur motivierte Entwicklung ist die sechsbeinige Laufmaschine namens «Lauron» vom FZI Forschungszentrum Informatik aus Karlsruhe, dem diesjährigen Gewinner des Faulhaber Uni-Projekt-Awards.

Lauron wurde entwickelt, um in Szenarien eingesetzt zu werden, die für den Menschen zu gefährlich und für rad- oder kettengetriebene Systeme nur schwer passierbar sind beziehungsweise wenn ein möglichst schonender Umgang mit der Umgebung im Vordergrund steht. Dies kann beispielsweise die Suche nach Verschütteten in teileingestürzten Gebäuden, die Erkundung von Vulkanen, das Räumen von Minenfeldern oder die Suche nach Abfall in ökologisch sensiblen Bereichen sein.

Stabheuschrecke als Vorbild

Da es sich beim Laufen um einen natürlichen Vorgang handelt, ist es naheliegend, dass sich die Konstruktionen und Steuerungskonzepte vieler Laufmaschinen an biologischen Vorbildern orientieren. Im Falle von Lauron ist dies konkret die indische Stabheuschrecke. Wie dieses Vorbild besitzt auch die Laufmaschine sechs Beine an einem länglichen Zentralkörper, in dem die notwendige Steuerungselektronik untergebracht ist. Jedes der sechs 50 cm langen Beine besitzt einen federgedämpften Fuss und kann mit Hilfe von drei Gelenken bewegt werden. Zusätzlich kann die Blickrichtung des Kopfes durch zwei unabhängige Achsen (Schwenken und Neigen) verändert werden, so dass das Gerät insgesamt über 20 Freiheitsgrade verfügt.

Robuste und zugleich feinfühlige Antriebslösung

Der Laufroboter wurde mit zahlreichen Sensorsystemen ausgestattet. In jedem Fuss befinden sich 3D-Kraftsensoren und Federkraft-Messsysteme, die zusammen mit einer Motorstrommessung genutzt werden, um Kollisionen und den Kontakt mit dem Boden zu erkennen. Bei der Antriebslösung für die dreigelenkigen Einzelbeine war hohe Leistung bei vergleichsweise geringem Gewicht von besonderem Interesse. Deshalb entschied sich das Projektteam der Gruppe für interaktive Planungstechnik des FZI Forschungszentrum Informatik aus Karlsruhe für eine Motor-/Getriebekombination aus dem Hause Faulhaber, bestehend aus einem DC-Kleinstmotor der Serie 2657 IE2 mit Planetengetriebe Serie 26/1.

Um die bewegte Masse zu minimieren, wurden die Antriebe möglichst nahe am Körper platziert. Mittels Getriebe und Seilzügen wird die Kraft der 20 graphitkommutierten DC-Antriebe von dort aus auf die Gelenke übertragen. Das erreichbare Nenndrehmoment liegt bei etwa 20 Nm (kurzzeitig 40 Nm). Die Gelenkwinkel der Beine werden durch hochpräzise, optische Encoder erfasst. Darüber hinaus verfügt jeder Motor über einen weiteren hochauflösenden Encoder, der zusätzliche Informationen über die Gelenkwinkel liefert. Über das Gewicht hinaus war die Zuverlässigkeit der robusten Antriebe ein weiteres massgebendes Kriterium, sich für dieses Antriebssystem zu entscheiden. <<

(ID:27324130)