Kooperative Roboter sollen Fabriken von morgen inspirieren

Simpel gebaut, tüchtig und sozial - Die Tugenden der Ameisen hat Festo als Anreiz genommen, um in einem neuen Bionik-Projekt hochintegrierte Einzelsysteme zur Lösung einer gemeinsamen Aufgabe zu entwickeln. Die BionicANTs sind das Resultat dieser Bemühung. Die 13,5 Zentimeter langen Roboter sehen nicht nur aus wie Ameisen, sie sollen ihre Vorteile mit neuer Technologie umsetzen.

3D-Druck

Gebaut werden die BionicANTs mittels 3D-Druck, genauer gesagt dem SLS-Verfahren. Beim Selektiven Lasersintern wird Polyamidpulver schichtweise mit einem Laser verschmolzen und zu einem Gesamtbauteil geformt. Auf die 3D-gedruckten Teile werden elektrische Leiterbahnen aufgedruckt. Zusätzlich zur Verkabelung im Inneren des Roboters können Leiterbahnen so sichtbar am Roboter-Äußeren angebracht werden. Das vereinfacht die Montage und die Reparatur. "Wird etwas verändert oder beschädigt, kann das ganze Bauteil getauscht werden, anstatt eine aufwendige Fehlersuche oder Neuverdrahtung durchzuführen", erklärt Rainer Ostermann, der Country Manager von Festo Österreich.

Effiziente Motorik

Wie die natürlichen Vorbilder laufen die BionicANTs auf sechs Beinen. Statt Muskeln dienen piezokeramische Biegewandler als Motoren. "Werden die Plättchen der Biegewandler mit Spannung belegt, verformen sie sich. Diese Bewegung kann mechanisch weitergegeben und genützt werden", sagt Ostermann. Jedes Bein hat gleich mehrere dieser Elemente. Sie benötigen nur wenig Raum, verbrauchen wenig Energie und sind nahezu verschleißfrei. Neben den Beinen wird damit auch die Greifzange am Kopf der BionicANTs bewegt.

Austausch per Funk

Mit der Greifzange sollen die BionicANTs Frachtgut fassen können. Vorgefertigte Greifobjekte werden von der bionischen Ameise mittels 3D-Stereokamera am Kopf erfasst. Mit einem am Hinterteil sitzenden Prozessor "evaluieren sie die Möglichkeiten und tauschen sich mit anderen Ameisen aus." Die Kommunikation läuft über ein Funkmodul. "Durch vereintes Schieben und Ziehen bewegen sie Lasten, die eine einzelne Ameise nicht bewegen könnte", meint Ostermann.

"Grundsätzlich ist jede einzelne Ameise in der Lage, ihre Entscheidungen autonom zu treffen, ordnet sich dabei aber dem gemeinsamen Ziel unter und trägt so ihren Teil zur Lösung der anstehenden Aufgabe bei." Die BionicANTs arbeiten nach klaren Regeln zusammen, die ihnen von den Entwicklern des Festo Bionic Learning Network einprogrammiert wurden.

Inspiration

Das Projekt liefert für Festo sowohl interessante Denkansätze für die Logistik, als auch für Produktion der Zukunft. "Die Grundlage künftiger Produktionssysteme sind intelligente Komponenten, die sich flexible auf verschiedene Produktionsszenarien einstellen und so Aufträge der übergeordneten Steuerungsebene übernehmen", sagt Rainer Ostermann. "Die Ameisen zeigen uns, wie das funktionieren kann."