Roboter lernen in Dresden das Fühlen

Fingerspitzengefühl gefragt: Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden machen Roboterhände fühlend. Mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln sie in verschiedenen Projekten Greifer und andere Anwendungen, die nach dem Vorbild der Natur konstruiert sind. Ob bei der Ernte, der Erkundung von U-Booten oder Mars-Oberflächen: Fühlende Roboter können in vielen Bereichen hilfreich sein. Dabei sorgen auch Neuerungen im 3D-Druck für Fortschritte in der Technologie.

Roboter oder andere Maschinen sollen zupacken können – aber bitte mit Gefühl! Das technische Konzept dahinter: Sensoren befähigen flexible Greifer aus dem 3D-Drucker, gerade so fest zuzugreifen, dass weder Menschen noch Gegenstände zu Schaden kommen. Dafür kommen mehrere additive Druckverfahren und verschiedene weitere Technologien zum Einsatz. In Industrie und Forschung wächst bereits das Interesse – schließlich sind künftige Einsatzmöglichkeiten vielfältig: von Ernterobotern, die Erdbeeren pflücken, ohne sie zu quetschen, über autonome Rover, die unbekannte Proben auf dem Mars oder in der Tiefsee sicher bergen, bis zum Einsammeln von Meereslebewesen wie Seeigel , ohne diese zu verletzen. 

Als Inspiration für die Entwicklung solcher Greifer dient die Natur. Der Ansatz dahinter nennt sich „Bionik“ – die technologische Imitation und Weiterentwicklung eines biologischen Prinzips. „Die technologischen Fortschritte in der additiven Fertigung ermöglichen es inzwischen, viel mehr biologische Konzepte als früher zu adaptieren“, betont Mechatronik-Ingenieur Hannes Lauer vom Fraunhofer IWS, der das Projekt BioGrip betreut. „Die Natur ist voll von Lösungen. Wenn wir als Ingenieure nicht weiterkommen, lohnt sich immer der Blick auf ihre Konzepte.“

Beispiele für Bionik in der Forschungspraxis gibt es in Dresden einige. In verschiedenen Projekten erprobt das Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS gemeinsam mit Industrie und Forschung Prototypen für verschiedene Anwendungsfälle. Im Rahmen von BioGrip etwa feilen Forschende an einer Technologie, die die Bewegung von Fischflossen nachahmt, um Objekte schonend zu greifen. Dafür kommen mehrere 3D-Druckverfahren in Kombination zum Einsatz sowie spezielle Silbersensoren, die für das nötige Gefühl im Finger sorgen und ihn auf Berührungen, Druck und Krümmung reagieren lassen. In Zukunft könnte die Technologie weitere Funktionen der menschlichen Hand, zum Beispiel das Abschätzen des Gewichts eines Objekts, simulieren. 

Dabei ist BioGrip nur eines von mehreren Vorhaben am Fraunhofer IWS, bei denen die Natur als Blaupause oder Inspirationsquelle dient. Dazu gehören etwa Laseranlagen, die Lotus-Effekte und andere natürliche Tricks zur Abwehr von Schmutz, Eis oder Reibung als feine Muster auf Oberflächen gravieren. Im Projekt Nature4Nature arbeiten die Dresdner Bionikerinnen und Bioniker gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung an neuartigen Filtern, die verhindern sollen, dass Kläranlagen Mikroplastik in die natürlichen Wasserkreisläufe und letztlich in die Weltmeere spülen. Hier haben sich die Forschenden von der Fähigkeit einiger Rochen und Paddelfische sowie anderer Suspensionsfresser in den Ozeanen leiten lassen.

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Meldung des Fraunhofer IWS