Abstract
Soft Robotics ist das spezifische Teilgebiet der Robotik, das sich mit der Konstruktion von Robotern aus hochgradig nachgiebigem Material beschäftigt. Softrobots werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt und entwickelt. Unter anderem wird versucht, Softrobots einzusetzen, um maschinelle Fertigungsprozesse und Sortierabläufe zu optimieren. Die amerikanische Firma „Soft Robotics“ entwickelte einen Roboter, der die Bewegung einer menschlichen Hand nachahmen kann. Am MIT wurde ein Softrobot entwickelt, welcher die Flossen eines Fisches imitieren kann und sogar über die Fähigkeit verfügt mit echten Fischen zu schwimmen. Außerdem wird erforscht, ob die Silikonkissen in Zukunft auch als Prothesen dienen könnten. Auch in der Architektur wird den Softrobots immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, zum Beispiel als Akustikpaneel oder Raumveränderer.
Die Luftkammern der Silikonkissen richten sich nach der Außenhülle der Roboter. Sie laufen immer orthogonal zur Außenkante und geben dem Kissen so im aufgeblasenen Zustand eine Rippenstruktur auf der Außenseite. Bei der Herstellung muss darauf geachtet werden, dass die Unterseite des Robots dünner ist als seine Oberseite. Wenn dies zutrifft, verhält sich das Kissen nicht wie ein Luftballon und bläst sich in alle Richtungen auf, sondern wie ein Muskel, der sich in eine Richtung entwickelt. Auf diese Weise bekommt der Roboter sein typisches Aussehen und kann für nützliche Funktionen eingesetzt werden.
Zunächst muss die Negativform des Silikonkissens digital entwickelt und entworfen werden, damit sie im nächsten Schritt durch Materialschichtungen oder das 3D-Druck-Verfahren produziert werden kann. Danach muss das Silikon im entsprechenden Mischverhältnis angemischt und in die Form gefüllt werden. Das Ecoflex Silikon braucht in diesem Maßstab ungefähr fünf bis sieben Stunden (je nach Luftfeuchtigkeit und Temperatur) zum Aushärten. Im nächsten Schritt wird eine dünne Schicht Silikon auf eine glatte Oberfläche aufgetragen. Der Soft Robot wird mit der offenen Seite auf der Silikonschicht platziert und leicht angedrückt. Sobald diese Schicht abgebunden ist, ist das Silikonkissen fertig und kann eingesetzt werden.
Die getesteten Formen sind der Natur nachempfunden und sollen einen gewissen Zweck erfüllen. Die dreieckige Grundform wurde genutzt, um zu testen, wie sich das Material verhält, wenn sich der Körper verjüngt. Im späteren Verlauf sollte diese einem Blatt nachempfundene Grundform als Schattenspender und Algenzuchtbehältnis genutzt werden. Die rechteckige Form dient dem Test der Härtegrade. Mit der einfachsten Grundform kann das Material getestet werden ohne stark von der Form abhängig zu sein. Eine Designanwendung für diesen kleinen Robot könnte unter anderem die Belebung einer Rauminstallation sein. Eine Form, die einem dreiblättrigem Kleeblatt ähnelt wurde auf ihre Greiffertigkeiten getestet. Des Weiteren könnte diese Form genutzt werden, um als eine Art Auffangbecken zu dienen und in meinem Fall zur Kollektion von Regenwasser beitragen. Eine längere Grundform wurde entwickelt, um sich weit genug krümmen zu können, sodass das Greifen und Halten von Gegenständen ermöglicht wird.
Zum Kontrollieren des Systems wird ein Arduino-Board genutzt. Mit Wasserpumpen und Ventilen wird das System mit Wasser und Luft versorgt. Durch den Code auf dem Arduino besteht die Möglichkeit mehrere Bewegungsabläufe zu programmieren, sodass jeder Soft Robot des Systems einzeln oder im Verbund gesteuert werden kann.
Da die Roboter nicht nur mechanische Bewegungsabläufe ausführen können, sondern auch die Eigenschaft haben etwas aufzunehmen, etwas abzugeben und etwas zu speichern, wäre es möglich sie in anderen Bereichen wie zum Beispiel Luftaufbereitung, Wasserfilterung, Algenzucht etc. zu verwenden.
Informationen
Bearbeiter:
Tim Germershausen
Erstprüfer:
Prof. Mirco Becker
Zweitprüfer:
Prof. Michael Schumacher
Sommersemester
2018
