Anpassungsfähige Lösungen für sichere Mensch-Maschine-Interaktion Durch den Einsatz weicher Materialien in der Soft-Robotik entstehen flexible Systeme, die für den Menschen ein hohes Maß an Sicherheit bieten. Allerdings fehlt diesen Systemen oft die nötige Stabilität, um viele Aufgaben erfüllen zu können. Im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials (CPM) werden Strukturen mit anpassbarer Steifigkeit entwickelt, um eine größere Tragfähigkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit zu erreichen. Dafür wird ein programmierbares Material geschaffen, das seine Steifigkeit wiederholbar und ortsgenau dynamisch verändern und fixieren kann. Diese Funktion ermöglicht den Einsatz als schaltbares Gelenk in menschennahen Robotern und erlaubt eine schlanke, akzeptanzsteigernde Bauweise. Es werden zwei Ansätze verfolgt, die ausgehend von den Primäranforderungen nach hohem Schaltfaktor und hoher Schaltdynamik geeignete Mechanismen identifizieren, im Systemansatz umsetzen, testen und anschließend in ein programmierbares Material überführen. Einer dieser Ansätze, der Vakuum-Mechanismus, kombiniert die Effekte der Partikel- und Schichtstauung, die durch Evakuierung des Systems entstehen. Dadurch wird eine reversibel und wiederholbar schaltbare Steifigkeitsveränderung mit einem Schaltfaktor K > 100 erreicht.
Durch den Einsatz eines programmierbaren Materials mit pneumatisch schaltbaren Rastmechanismen in den Elementarzellen kann eine schnelle und präzise Formveränderung und Formfixierung in weniger als 1 Sekunde erreicht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen erfolgt die Steifigkeitsanpassung unabhängig von der Bewegungsaktorik, was völlig neue Bewegungskonzepte für die Robotik ermöglicht.
Um die Skalierbarkeit dieses Ansatzes zu verstehen, wird ein Simulationsmodell entwickelt, das die Zusammenhänge zwischen den Geometrieparametern und den funktionellen Eigenschaften der Elementarzellen abbildet. Dadurch kann die Übertragbarkeit dieses innovativen Mechanismus der Bistabilität auf verschiedene Anwendungsskalen gewährleistet werden.
Nachricht ::: Roboter Lexikon ::: Impressum
Datenschutzerklärung ::: © Benjamin Stangl :::