ABTEILUNG/Name

Wie die Bionik der Robotik hilft

Dr. Reinhard Pittschellis

Festo Didacic GmbH&Co. KG

Denkendorf

pitt@de.festo.com

ABTEILUNG/Name

Festo Didactic

• Weltmarktführer für Lernsysteme• Mechatronik• Automatisierungstechnik • Produktion

• Kunden:• Hochschulen• Berufsschulen• Ausbildende Industrie

• Training und Beratung für produzierende Industrie

• Vertreten in über 50 Ländern

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ABTEILUNG/Name

Aktuelle Herausforderungen in der Robotik

• Schneller

• Genauer

• Flexibler

• Senkung des Energieverbrauches

• Mensch-Maschine-Kooperation

• Serviceroboter

• Mobile Manipulatoren

• Humanoide Roboter

• Neue Sensoren

• Virtualität

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ABTEILUNG/Name

Bionische Prinzipien für die Robotik

Pneumatischer Muskel

• 1. Entwicklung 1958 durch Richard Gaylord

• Serienreif bei Fa. Festo

• Sehr hohe Kraftdichte

• Inspiriert vom biologischen Muskel

• Nur ziehende Lasten

• Ideal für anthropomorphe Strukturen

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Funktionsprinzip:

• Aramidfasern (nicht dehnbar) in weicher Matrix

• Nichtlineare Kennlinie

• Max. 25% Verkürzung

ABTEILUNG/Name

Anwendung: Airic‘s Arm

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• Anthropomorpher Arm

• Fünf-Finger Hand

• Antrieb über pneumatische Muskeln

• Steuerung über Piezo-Proportionalventile

• Energieeffizent: Null Energieverbrauch im Stillstand

• Sicher: geringe bewegte Massen

Video

ABTEILUNG/Name

Leichtbau – abgeschaut bei Bäumen

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Zug-Dreieck-Methode

• Entwicklung 2005 durch Prof. Claus Mattheck, Karlsruhe

• Grundprinzip:

• Anlagern von Material in Bereichen hoher mech. Spannung

• Wegnahme von Material in Bereichen kleiner mech. Spannung

• Finite Element Methode

• Vereinfachung durch Zug-Dreieck-Methode

• Besser als Viertelkreise (nach DIN)

F

ABTEILUNG/Name

Leichtbau – wie Knochen und Blätter

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Faltstrukturen am Palmblatt

Sandwich-Blech

Vorbild: Palmblätter

• Prinzip: Faltstrukturen

• Beispiel: Sandwich-Blech

Faltstrukturen im Knochen

Vorbild: Knochenwachstum

• Prinzip: Hohlräume mit Innenstrukturen

• Leicht und steif

• Nur herstellbar mit Rapid Manufacturing

ABTEILUNG/Name

Rapid Manufacturing

• Lasergesintertes Kunststoffpulver

• One-piece-production

• Herstellung komplexer Teile in einem Arbeitsgang

• Viele Teile nur mit RM herstellbar:

• FinRay-Greifer

• Bionic Handling Assistant

• Leichtbaustrukturen

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ABTEILUNG/Name

FinRay-Effect®

• Gefunden von Leif Kniese

• Spezielle Kinematik von Fischflossen

• Energieeffiziente Fortbewegung

Air Jelly

• Gewicht: 1,3 kg

• Antrieb durch 1 Elektromotor mit 3V

• Batterie 400 mA

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Video

ABTEILUNG/Name

Greifer mit FinRay-Effect®

• Greifbacke mit FinRay-Effect® schmiegt sich flexibel dem Werkstück an

• Intelligenter, flexibler Greifer ohne Intelligenz

• Herstellung durch Rapid Manufacturing

• Geringes Gewicht

• Schonende Werkstückhandhabung

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Video

ABTEILUNG/Name

Bionic Handling Assistant

• Inspiriert vom Elefantenrüssel

• Nachgiebige Struktur

• Geringes Gewicht

• Strukturintegrierter Antrieb

• Herstellung mit Rapid Manufacturing

• Sehr gutes Leistungsgewicht500g bei 1,8 kg Eigengewicht

• Arbeistraum 1,2 m Durchmesser

• Kombination mit FinRay-Greifer

• Ideal geeignet für Servicerobotik

• Direkte Interaktion mit Menschen

• Keine Verletzungsgefahr

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Video

ABTEILUNG/Name

Robotino XT

• Kombination eines mobilen Roboters mit dem Bionic Handling Assistant

• BHA mit 7 DOF (+ 3 DOF über Plattform)

• FinRay-Greifer

• Steuerung über Piezoventile

• Mini-Kompressor und Druckspeicher on board

• Akku-Lebensdauer: ca. 5 h

• Einsatzszenario: Serviceroboter at home

• Kostengünstig

• Sicher

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Video

ABTEILUNG/Name

Logistik mit mobilen Robotern - Schwarmverhalten

Festo Logistic League beim RoboCup

• bisher: Roboter spielen Fussball

• Jetzt: Roboter lösen Logistik-Aufgabe

• Erkunden der Umgebung

• Entwicklen einer Strategie

• Keine zentrale Steuerung

• Komunikation mit „Kollegen“-> Schwarmverhalten

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Video

ABTEILUNG/Name

Bionik gibt es auch als Lernsystem von Festo Didactic!

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• Einführung in die Bionik

• Zielgruppe: Schüler zwischen 12 und 16 Jahren

• Sammlung on 6 Experimenten:

• Klettverschluss

• Lotuseffekt

• Finray

• Künstlicher Muskel

• Gestaltoptimierung durch Zug-Dreieckmethode (nach dem Vorbild des Baumwachstums)

• Leichtbau durch Faltstrukturen

ABTEILUNG/Name

Thank you for your attention!

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