Weich und nachgiebig: Die Roboter der Zukunft

Softe Roboter können beispielsweise in der Montage Seite an Seite mit Menschen arbeiten. (Abbildung: match)

match | Paradigmenwechsel in der Robotik: Statt auf klassische Roboterstrukturen aus harten Materialien setzt die soft material robotics auf nachgiebige und weiche Komponenten wie Silikone. Ein neues Schwerpunktprogramm der DFG soll die Forschung in diesem Bereich vorantreiben.

Weiche und nachgiebige Roboter könnten künftig Seite an Seite mit Menschen arbeiten – beispielsweise in der Montage. Die Steifigkeiten der neuen Roboterstrukturen liegen in Größenordnungen menschlichen Gewebes, ihre Nachgiebigkeit führt im Kontakt mit Menschen zu erhöhter Sicherheit. Das Verletzungsrisiko bei der Interaktion zwischen Mensch und Roboter wird somit deutlich reduziert. 

Anpassungsfähig und flexibel

Das Institut für Montagetechnik (match) forscht seit seiner Gründung an soften Robotersystemen. Bei diesen Systemen wird auf harte Materialien wie beispielsweise Stahl oder Aluminium verzichtet und stattdessen auf Silikone und Kunststoffe zurückgegriffen. Dadurch sind die Roboter nicht nur weich und nachgiebig, sondern auch anpassungsfähig und flexibel. Über die Mensch-Roboter-Kollaboration hinaus liegen weitere potenzielle Anwendungsgebiete in der Medizintechnik oder der Explorationsrobotik, also der Erkundung unbekannter Umgebungen. 

Neben dem großen Potenzial softer robotischer Systeme bringt das neue Forschungsfeld auch Herausforderungen mit sich – beispielsweise vollkommen neue Anforderungen an Design-, Modellierungs- und Regelungsmethoden für die Robotik. 

Vielversprechendes Forschungsfeld 

International wird das Thema soft robotics bereits seit einigen Jahren verfolgt und erforscht. So zielt zum Beispiel das "Octopus Project" auf die Modellierung und Steuerung eines oktopusähnlichen Arms, im Zuge des Projektes "STIFF-FLOP" wurde zudem ein pneumatisch getriebener softer Roboterarm entwickelt und erforscht, der in der Medizintechnik bei minimal-invasiven Eingriffen zum Einsatz kommen soll.

Dennoch gilt es nach wie vor große Herausforderungen in der Entwicklung zu überwinden, um das Potenzial der soft material robotics auszuschöpfen. Das match arbeitet derzeit an der Implementierung eines Frameworks, welches die Designoptimierung, Modellierung und Regelung für softe robotische Arme umfasst. 

DFG-Schwerpunktprogramm

Um die Forschung auf diesem vielversprechenden Themengebiet voranzutreiben, hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) auf Initiative des match das Schwerpunktprogramm (SPP) "Soft Material Robotic Systems" eingerichtet.

Im Rahmen des SPP sind deutschlandweit Forschungseinrichtungen eingeladen, Anträge zu stellen, um die Herausforderungen der soft material robotics zu lösen. Anträge nimmt die DFG bis zum 29. November 2017 entgegen. Weitere Informationen sind unter www.spp2100.de und unter www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/info_wissenschaft_17_55 zu finden.

von Mats Wiese

Bildergalerie zu diesem Artikel

  • Softe Roboter können beispielsweise in der Montage Seite an Seite mit Menschen arbeiten. (Abbildung: match)
  • Das match erforscht neuartige Strukturen wie diesen soften pneumatischen Aktor. (Abbildung: match)
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