Additive Fertigung in der Robotik ermöglicht Erkundung empfindlicher Ökosysteme
Für die Erkundung empfindlicher Ökosysteme sehen Forscher in Softrobotern viele Vorteile und Möglichkeiten. Gerade bei Korallenriffen besteht bei herkömmliche Verfahren oft die Gefahr, schädlich in das Ökosystem einzugreifen. Die Möglichkeit additive Fertigung in der Robotik einzusetzen fördert und verbessert Produktionen von Softrobotern und steigert die vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten.
„Softroboter haben ein enormes Potenzial, empfindliche Marine Ökosysteme wie Korallenriffe zu erforschen und zu überwachen, ohne unbeabsichtigte Schäden an empfindlichen Objekten zu verursachen“, so die Forscher der FAU. Eben deswegen ist die Entwicklung der weichen Roboter in den letzten Jahren immer populärer in der Forschungsgemeinschaft geworden.
Drei der fünf Versionen der Qualle
Es dienten bereits viele verschiedene Tiere als Inspiration für Robotermerkmale und auch innerhalb der marinen Forschung werden darin durchaus Vorteile gesehen. Die Wissenschaftler der Florida Atlantic University (FAU) und das US Office of Naval Research haben sich die Qualle zum Vorbild genommen und einen Quallen-Roboter mithilfe der additiven Fertigung erstellt.
Die Qualle gilt als hocheffizienter Schwimmer und ist daher ein guter Kandidat für die Erforschung mariner Ökosysteme. Die Fortbewegung mittels einer Kombination aus Wirbel, Stahlantrieb, Ruder und saugbasierter Fortbewegung ist eng verbunden mit der Struktur des Körpers. Die asymmetrische Kontraktion ermöglicht es der Qualle, sich zu drehen und so ein zielgerichtetes Richtungsschwimmen.
Die Bewegung der Roboter-Qualle
Nach diesem Prinzip wurden fünf einzigartige, weiche Roboter-Quallen gefertigt. Das Formmodell wurde von SolidWorks konstruiert und letztendlich mit einem Ultimaker 2 aus PLA gedruckt. Wichtig bei der Erstellung war, dass jeder Tentakel einen gemeinsamen Kanal besitzt, welche sich vom Zentrum des Roboters aus erstrecken.
Das Zylindrische Gehäuse für die Mikrocontroller und die Elektronik wurde mit einem Axiom AirWolf aus ABS gedruckt.
„Wir fanden heraus, dass die Roboter in der Lage waren, durch Öffnungen zu schwimmen, die kleiner als der Nenndurchmesser des Roboters waren“, kommentiert Dr. Engeberg und fährt fort: „In Zukunft planen wir, Umweltsensoren wie Sonar in den Steuerungsalgorithmus des Roboters zu integrieren, ebenso wie einen Navigationsalgorithmus. Auf diese Weise kann sie Lücken finden und feststellen, ob sie durch sie hindurch schwimmen kann.„
Die Nutzung der additiven Fertigung innerhalb mariner Sektoren ist lange keine Neuheit. Bereits das Projekt vom Reef Design Lab soll mit 3D-gedruckten Riffen das Ökosystem im Meer schützen.
Der Forschungsartikel wurde in einer Ausgabe des Bioinspiration & Biomimetics Journal veröffentlicht. Weitere Informationen finden Sie ebenfalls auf der offiziellen Website der FAU.
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