Neuen, sanften Roboterhänden kann man auch ein rohes Ei anvertrauen

30. Jänner 2011, 18:03
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Pneumatische Elastomere brauchen keine aufwendige, fein austarierte Steuerung über Sensoren

Es sieht aus wie ein etwas schlapper Seestern aus weichem Kunststoff. Wird aber Luft über einen dünnen Schlauch eingeblasen, kommt Leben in das Ding - der "Seestern" greift zu wie eine Hand. Und dies tut er so sanft, dass er auch mit einem rohen Ei zurecht kommt, ohne es zu zerbrechen. Der seesternartige Greifer ist der Prototyp einer pneumatischen "sanften" Roboterhand aus weichem Kunststoff, den George M. Whitesides und sein Team von der Harvard University (Boston, USA) nun erstmals in der Zeitschrift Angewandte Chemie vorstellen.

Ob in der modernen Chirurgie, bei der Deaktivierung von Sprengsätzen oder in der unbemannten Raumfahrt - Roboter sind inzwischen in vielen Bereichen unabdingbar. Sind empfindliche Objekte zu handhaben, Früchte etwa oder gar menschliche Organe, ist das für konventionelle, harte Roboterhände aber immer eine heikle und mitunter gefährliche Angelegenheit.

Weiche "Hände" aus mehreren Elastomer-Komponenten

Whitesides und seine Kollegen haben sich deshalb einem neuen Konzept gewidmet, das auf pneumatischen Netzwerken (sogenannte "PneuNets") basiert: In elastische Kunststoffe, so genannte Elastomere, betten sie Kanäle ein. Um eine Stellbewegung zu erreichen, werden diese wie Ballons aufgeblasen. Dabei dehnen sich die Kanäle in diejenige Regionen des Elastomers aus, die am nachgiebigsten sind. In homogenen Elastomeren sind das die Stellen mit den dünnsten Wänden, bei verschiedenen Materialien sind es die Wände aus dem weicheren, elastischeren Material. Damit die prall aufgeblasenen Kammern nebeneinander Platz haben, krümmt sich das ganze Bauteil, sodass die stärker gedehnten Wände außen sind. Für die Herstellung von Prototypen, die zu komplexen Bewegungen in der Lage sind, verbanden die Forscher eine Reihe solcher Komponenten.

Wie das Teil sich verformt, hängt aber nicht nur vom Design sondern auch von den gewählten Materialien ab. Whitesides und seine Kollegen fügten Teile aus zwei verschieden steifen Silikon-Elastomeren zusammen, um die Bewegung gezielt zu "programmieren". So stellten sie unter anderem die seesternartigen Greifer her. Aufblasen bringt sie dazu, sich wie die Finger einer Hand fest um einen Gegenstand zu legen und ihn zu ergreifen. Dabei sind sie so sanft, dass man ihnen sogar ein rohes Ei oder eine lebende Maus getrost anvertrauen kann. Anders als bei festen Roboterhänden ist dazu keine aufwendige, fein austarierte Steuerung über Sensoren notwendig. (red)


Abstract
Angewandte Chemie: Soft Robotics for Chemists

  • Der seesternartige Robotergreifer hantiert mit einem rohen Ei, ohne es zu zerbrechen.
    foto: harvard university

    Der seesternartige Robotergreifer hantiert mit einem rohen Ei, ohne es zu zerbrechen.

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