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pte20210222003 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Neuer Roboter geht ganz ohne Elektronik

Pneumatische "Schaltkreise" steuern luftbetriebene Bewegung der innovativen Maschine


Luftikus: Druckluft ersetzt hierbei die komplette Elektronik (Foto: ucsd.edu)
Luftikus: Druckluft ersetzt hierbei die komplette Elektronik (Foto: ucsd.edu)

San Diego (pte003/22.02.2021/06:10) - Ingenieure der University of California San Diego http://ucsd.edu haben einen vierbeinigen Soft-Roboter entwickelt, der komplett ohne Elektronik auskommt. Stattdessen nutzt der in "Science Robotics" vorgestellte die Druckluft sowohl für die Bewegung als auch seine pneumatischen "Schaltkreise". Der Ansatz ermöglicht kostengünstige Spielzeug-Roboter, ist aber auch für ernsthafte Anwendungen interessant - speziell für Roboter in Umgebungen, wo der Einsatz klassischer Elektronik aus technischen Gründen problematisch wäre.

Luft statt Elektronik

"Diese Arbeit ist ein fundamentaler, aber wichtiger Schritt in Richtung vollautonomer, elektronikfreier gehender Roboter", sagt Maschinentechnik-Doktorand Dylan Drotman. Denn bislang nutzen auch Soft-Roboter in der Regel relativ teure, sperrige und in manchen Fällen externe Elektronik für die Steuerung. Die Neuentwicklung dagegen setzt auf pneumatische Schaltkreise aus Schläuchen und weichen Ventilen, die direkt im Roboter verbaut sind. Dank dieser kann er auf Kommando oder als Reaktion auf Umweltsignale gehen.

"Mit unserem Zugang könnte man ein sehr komplexes Roboter-Hirn kreieren", meint Maschinentechnik-Professor Michael T. Tolley. Beim aktuellen Roboter habe man allerdings versucht, das einfachste luftbetriebene "Nervensystem" zu schaffen, mit dem sich der Gang steuern lässt. Das Design orientiert sich dabei grob daran, wie bei Säugetieren manche Reflexe über das Rückgrat statt das Gehirn gesteuert werden. Das System regelt, wie genau Druckluft in die Mechanik der vier Beine strömt, sodass der Roboter ähnlich wie eine Schildkröte geht. Eine flüssigkeitsgefüllte Blase dient als simpler mechanischer Sensor, um Hindernisse zu erkennen.

Einfacher Anfang

Der Roboter ist, wie erwähnt, zunächst sehr einfach gehalten und deswegen auch nicht wirklich agil. Die Forscher wollen ihn daher in Zukunft weiter verbessern, damit er sicher über unebenen Untergrund gehen und somit verschiedene Hindernisse bewältigen kann. Das erfordert mehr Sensoren und komplexere pneumatische Schaltkreise.

Günstige, rein druckluftbetriebene Roboter könnten zur Unterhaltung und als Spielzeug dienen. Doch sind sie auch für Einsatzbereiche interessant, wo Elektronik problematisch wäre, wie etwa bei MRT-Geräten mit ihren Magnetfeldern. Die Forscher wollen sich zudem mit der Möglichkeit von Hybrid-Robotern befassen, in denen Pneumatik einige Dinge wie die Bewegung übernimmt, aber klassische Elektronik komplexere Aufgaben bewältigt.



(Ende)
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