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ABTEILUNG/Name
Wie die Bionik der Robotik hilft
Dr. Reinhard Pittschellis
Festo Didacic GmbH&Co. KG
Denkendorf
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