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3. Flexible Roboter aus künstlichen Muskeln

Vielseitige Roboter aus dem Baukasten

Sechseckige elektrohydraulische Module agieren wie künstliche Muskeln, aus denen sich Roboter mit diversen Funktionen konfigurieren lassen

Neu entwickelte, sechseckige Roboterbauteile lassen sich in Baustein-Manier ganz einfach zu Hochgeschwindigkeitsrobotern zusammenbauen. Das Team der Abteilung für Robotik-Materialien am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme hat unter der Leitung von Christoph Keplinger stattet jedes der magnetischen Bauteile mit künstlichen Muskeln aus, sogenannte Hasels, die auf Anlegen von Spannung reagieren. Schnell neu arrangiert, lassen sich die "Hexel" genannten Module einfach für unterschiedliche Zwecke nutzen. Auch humanoide Roboter mit solchen Hexagonalmuskeln sind denkbar.

© MPI-IS / Wolfram Scheible

Sechs leichte, starre Platten aus Glasfaser dienen jedem Hexel-Modul als Grundlage. Die inneren Gelenke der Sechsecke werden von hydraulisch verstärkten, elektrostatischen künstlichen Muskeln - sogenannten HASELs - angetrieben. Durch Anlegen einer Hochspannung an das Modul wird der Muskel aktiviert, wodurch sich die Gelenke des Sechsecks drehen und es so seine Form von lang und schmal zu breit und flach ändern kann.

"Die Kombination weicher mit starren Komponenten ermöglicht hohe Sprünge und hohe Geschwindigkeiten. Indem wir mehrere Module miteinander verbinden, können wir neue Robotergeometrien schaffen und sie für unterschiedliche Anforderungen wiederverwenden", sagt Ellen Rumley, Gastforscherin der University of Colorado Boulder in den USA. Sie und Zachary Yoder arbeiten in der Abteilung für Robotik-Materialien am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme an ihren Doktorarbeiten.

© MPI-IS / Wolfram Scheible

Die Hexel-Module sind zu einer Vielzahl von Bewegungen im Stande, je nach Konfiguration. Eine Gruppe von Modulen kriecht etwa durch einen schmalen Spalt, während ein einzelnes Modul hoch in die Luft springt. Große Strukturen, die die Funktion von Muskeln übernehmen, lassen sich bauen, indem mehrere Module über magnetische Steckverbindungen kombiniert werden. Ein Beispiel ist ein Roboter, der schnell über Sand rollt.

"Wir sehen es als sehr praktisch an, Roboter mit rekonfigurierbaren Fähigkeiten zu entwickeln. Das ist weitaus nachhaltiger, als fünf verschiedene Roboter für fünf verschiedene Zwecke zu bauen. Wir können mit Hexel viele verschiedene Roboter aus denselben Komponenten zusammensetzen. Roboter, die aus rekonfigurierbaren Modulen bestehen, können bei Bedarf neu angeordnet werden und sind damit vielseitiger als spezialisierte Systeme. Insbesondere in ressourcenbeschränkten Umgebungen kann das sehr von Vorteil sein", sagt Yoder.