Robotik
Vierbeiniger Roboter funktioniert ohne Elektronik
Im Rahmen einer der neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Robotik hat ein Team von Ingenieuren an der Universität von San Diego einen vierbeinigen Softroboter entwickelt, der ohne jegliche Elektronik auskommt. Stattdessen ist es für alle seine Steuerungs- und Fortbewegungssysteme auf Druckluft angewiesen.
Michael T. Tollet, Professor für Maschinenbau an der Jacobs School of Engineering der UC San Diego, leitete das Team und seine Forschung. Es wurde veröffentlicht in Wissenschaft Robotics am Feb. 17.
Zu Tollet gesellte sich Dylan Drotman, ein Doktorand der Forschungsgruppe und Erstautor der Arbeit.
„Diese Arbeit stellt einen grundlegenden, aber bedeutenden Schritt hin zu vollständig autonomen, elektronikfreien Laufrobotern dar“, sagte Drotman.
Der Roboter
Der Hauptunterschied zwischen dem neu entwickelten Roboter und bestehenden Soft-Robotern besteht darin, dass letztere zwar ebenfalls mit Druckluft betrieben werden, aber auf elektronischen Schaltkreisen basieren. Aus diesem Grund gibt es viele komplexe Komponenten wie Leiterplatten, Ventile und Pumpen, die sich außerhalb des Roboterkörpers befinden. Die elektronischen Komponenten sind für den Roboter von entscheidender Bedeutung, da sie als Gehirn und Nervensystem fungieren. Aufgrund ihrer Bedeutung sind sie oft teuer und nehmen viel Platz ein.
Der vom Team der UC San Diego neu entwickelte Roboter basiert stattdessen auf einem leichten und kostengünstigen System pneumatischer Schaltkreise. Das System besteht aus Schläuchen und Softventilen, die sich am eigentlichen Roboter befinden. Mit dem System kann es auf Signale aus der Umgebung reagieren und auf Befehl gehen.
„Mit unserem Ansatz könnte man ein sehr komplexes Robotergehirn bauen“, sagte Tolley. „Unser Fokus lag hier darauf, das einfachste luftbetriebene Nervensystem zu schaffen, das zur Kontrolle des Gehens benötigt wird.“
Vier Beine, jeweils drei Freiheitsgrade
Der Roboter verfügt über luftbetriebene Muskeln in seinen vier Gliedmaßen, in die über Ventile gesteuerte Druckluft eindringt. Es besteht außerdem aus mechanischen Sensoren in Form weicher, mit Flüssigkeit gefüllter Blasen, die sich am Körper befinden. Im Roboter kann eine umgekehrte Richtung erreicht werden, wenn die Blasen heruntergedrückt werden, was dazu führt, dass die Flüssigkeit ein Ventil im Roboter umlegt.
Der Roboter hat vier Beine, drei Freiheitsgrade und drei Muskeln. Sie bestehen aus drei parallelen, miteinander verbundenen pneumatischen Zylinderkammern mit Faltenbalg, und die Beine sind um 45 Grad nach unten abgewinkelt.
Die Gliedmaßen der Beine können in die entgegengesetzte Richtung gebogen werden, wenn eine Kammer unter Druck steht, was bedeutet, dass jedes Bein eine mehrachsige Biegung aufweist, die das Gehen ermöglicht. Mit einem Softventil kann die Drehrichtung der Wurfarme zwischen Rechts- und Linkslauf umgeschaltet werden.
Die Forscher werden nun versuchen, den Roboter auf natürlichem Gelände und unebenen Oberflächen einzusetzen, was ein komplexeres Netzwerk aus Sensoren und pneumatischen Systemen erfordert.
