Robotergreifer nach dem Luftballon-Prinzip

Innovation der Princeton University umschließt Brombeeren, ohne sie dabei zu zerquetschen

Ballon-Greifer transportiert sanft einen Ball (Foto: engineering.princeton.edu)

Princeton (pte036/11.11.2021/12:30)

Neuartige weiche Greifer, mit denen Roboter empfindliche Gegenstände sanft fassen können, basieren auf dem Prinzip des Luftballons. Sie bestehen aus einem Elastomer, also einem gummiartigen Kunststoff, der sich auf eine bestimmte Art verformt, wenn er mit Druckluft befüllt wird. Ein sternförmiges Röhrchen beispielsweise neigt seine Zacken so, dass es beispielsweise eine Brombeere ergreifen und festhalten kann, ohne sie zu zerquetschen. Die Kraft reicht auch für Bälle aus. Die „Blasen-Greifer" haben Forscher an der Ingenieursschule der Princeton University https://engineering.princeton.edu/ im US-Bundesstaat New Jersey entwickelt.

[b]Fischschwanz schlägt mit Hilfe von Luft[/b]

Das Team um Pierre-Thomas Brun, Assistenzprofessor für Chemie, haben neben dem sternförmigen Greifer bereits Hände und einen Fischschwanz hergestellt, der sich so wie der eines echten Meeresbewohners bewegt und als Antrieb für schwimmende Roboter genutzt werden kann. Dazu benötigen die Forscher Negativ-Formen der Gegenstände, die sie herstellen wollen. Dorthinein pressen sie das flüssige Elastomer, allerdings nicht so viel, dass der Hohlraum völlig ausgefüllt ist. Wenn das Polymer ein wenig fester geworden ist blasen sie Luft hinein, die das Elastomer wie einen Luftballon aufbläst. Die spätere Beweglichkeit der Objekte kommen dadurch zustande, dass Strömungen und die Schwerkraft genutzt werden, um dem Gegenstand an bestimmten Stellen eine dickere Haut zu verpassen. Wenn der Aushärteprozess beendet ist wird das Objekt entnommen. Wenn es jetzt mit Druckluft gefüllt wird bewegt es sich so, wie die Forscher es vorausgerechnet haben – wenn bei der Herstellung nichts schief gegangen ist.

[b]Computersimulation des Herstellungsprozesses[/b]

Durch die Kontrolle einer Handvoll Faktoren wie die Dicke der Elastomerhülle, wie schnell sich das Elastomer auf dem Boden absetzt und wie lange es dauert, bis es aushärtet, können die Forscher bestimmen, wie sich der resultierende Aktuator bewegt. „Strömungsmechanik macht die Arbeit", sagt Brun.

Ein großer Teil der Arbeit bestand darin, herauszufinden, wie sich die Roboter beim Aufblasen verhalten. Etienne Jambon-Puillet, ein Postdoc in Bruns Gruppe, entwickelte gemeinsam mit dem Doktoranden Trevor Jones eine Computersimulation für den Herstellungsprozess. „Damit können wir vorhersagen, was passiert, wenn wir diese röhrenartigen Materialien aufblasen", sagt Jambon-Puillet.

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