Flug- und andere Roboter: Drei aktuelle Forschungsprojekte

Mehrere Institute von Hochschulen aus der ganzen Schweiz beschäftigen sich auf höchstem Niveau mit der Entwicklung von Robotern. Dabei entstehen z. B. Flugroboter, die sich durch Kollisionen nicht vom Kurs abbringen lassen, zivile Drohnen sowie Industrieroboter, die als "Exoskelett" Arbeiter bei körperlicher Anstrengung entlasten sollen.

Der Flugroboter Gimball

Gimball ist ein Flugroboter, der Kollisionen nicht ausweicht, sondern sie durch seine raffinierte Konstruktion abfedert. Bild: EPF Lausanne

Gimball, der Flugroboter ohne Angst vor Kollisionen

Der fliegende Roboter Gimball prallt gegen Hindernisse anstatt ihnen um jeden Preis auszuweichen. Die Kugel mit 34 Zentimeter Durchmesser bahnt sich ihren Weg durch schwierigstes Gelände, ohne schwere, zerbrechliche Sensoren zu benötigen. Diese unverwüstliche, von der Insektenwelt inspirierte Robustheit macht das Konzept so interessant. Zu seinem Schutz steckt Gimball in einem elastischen Käfig, der Schläge einstecken und bei einem Aufprall zurückschnellen kann. Im Gleichgewicht bleibt der Körper dank eines kreiselartigen Stabilisierungssystems. Gimball wurde in den Wäldern oberhalb von Lausanne getestet und hat die Prüfung brillant bestanden.

Der mit zwei Propellern und Steuerflossen ausgestattete Flugroboter bleibt trotz der Zusammenstösse auf Kurs. Eine Herausforderung für den EPFL-Doktoranden Adrien Briod: «Die Idee dahinter ist, dass der Körper immer im Gleichgewicht bleibt, selbst wenn er mit einem Hindernis kollidiert, und seine Flugrichtung dennoch beibehält», erklärt er. «Seine Vorgänger ohne Stabilisierung tendierten dazu, nach einem Aufprall in alle Richtungen wegzuspringen.» Mit seinem Kollegen Przemyslaw Mariusz Kornatowski hat er das kreiselartige Stabilisierungssystem entworfen. Gimball entstammt einer langen Reihe von kollisionsfähigen Robotern, die in den Labors von Dario Floreano an der EPFL entwickelt werden. (Dieses Projekt ist Teil des NFS Robotik: www.nccr-robotics.ch.)

Unbemannter Helikopter

Von oben sieht man mehr: Dieser unbemannte Helikopter wird für unterschiedliche Messungen eingesetzt. Bild: Aeroscout

Vielseitige Flughelfer

Unbemannte Fluggeräte – auch Drohnen genannt – haben in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt. Neben militärischen Aufgaben werden sie immer häufiger auch für zivile Zwecke verwendet. Dabei kommen ganz unterschiedliche Geräte zum Einsatz, von einfachen, nur ein paar hundert Gramm schweren Quadrokoptern bis hin zu 45 Kilogramm schweren Helikoptern, die relativ schwere Lasten transportieren können.

Einer, der solche schweren Fluggeräte nutzt, ist Christoph Eck, Dozent an der Fachhochschule Luzern. Er setzt seine unbemannten, mehrere Meter grossen Helikopter beispielsweise ein, um aus der Luft den Untergrund
mit Hilfe von geophysikalischen Messungen zu untersuchen oder um Hochspannungsmasten auf schnelle und zuverlässige Weise zu kontrollieren. Auch in anderen Bereichen sieht Eck mögliche Anwendungen, etwa in der Landwirtschaft, um den Zustand der angebauten Kulturen zu erfassen, oder für LiveÜbertragungen im Fernsehen.

Geringere Arbeitsbelastung dank Industrieroboter

44 Millionen Arbeiter in der EU leiden an arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen, meist weil sie zu schwere Lasten heben. Ein Forschungsverbund aus sieben Ländern will deshalb ein so genanntes Exoskelett entwickeln. Das ist ein tragbarer Roboter, der Arbeiter beim Heben von schweren Gegenständen unterstützt. Gesteuert wird er über die natürlichen Bewegungen der Träger. Mit dem Exoskelett könnten Arbeiter, zum Beispiel in der Automobilbranche, bis zu 35 Kilogramm schwere Lasten ohne Überbeanspruchung des eigenen Körpers heben. Geleitet wird das dreijährige Projekt vom Institut für Mechatronische Systeme der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW).

Text: SATW / Beatrice Huber / Samuel Schläfli / Felix Würsten
Quelle: Technoscope 1/14: Robotik. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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