(bf) Innovative Lösungen aus der Natur dienen immer mehr als Vorbild für die Entwicklung neuer, effizienter und nachhaltiger Produkte und Technologien. Ein Beispiel für eine solche, von der Natur motivierte Entwicklung die Bezeichnung dafür lautet Bionik ist die sechsbeinige Laufmaschine «Lauron» des Forschungszentrums Informatik (FZI) aus Karlsruhe, der diesjährige Gewinner des Faulhaber Uni-Projekt-Awards (siehe Kasten).
Lauron wurde entwickelt, um in Szenarien eingesetzt zu werden, die für den Menschen zu gefährlich sind und die rad- oder kettengetriebene Systeme nur schwer erreichen können bzw. für die ein möglichst schonender Umgang mit der Umgebung im Vordergrund steht. Dies kann beispielsweise die Suche nach Verschütteten in teileingestürzten Gebäuden, die Erkundung von Vulkanen, das Räumen von Minenfeldern oder die Suche nach Abfall in ökologisch sensiblen Bereichen sein.
Der Stabheuschrecke abgeschaut
Die sechsbeinige Laufmaschine orientiert sich an der Fortbewegungsweise von Tieren mit einer vergleichbaren Anzahl Beinen. Solche Nachbauten von natürlichen Vorgängen legen nahe, dass sich die Konstruktionen und Steuerungskonzepte an konkreten biologischen Vorbildern orientieren. Im Falle der sechsbeinigen Laufmaschine Lauron diente die indische Stabheuschrecke als Vorlage. Wie diese besitzt Lauron sechs Beine an einem länglichen Zentralkörper, in dem die notwendige Steuerungselektronik untergebracht ist. Jedes der sechs, jeweils 50 cm langen Beine besitzt einen federgedämpften Fuss und kann mithilfe von drei Gelenken bewegt werden. Auch der Kopf kann durch zwei unabhängige Achsen (Schwenken und Neigen) in seiner Position so verändert werden, dass Lauron insgesamt über zwanzig Freiheitsgrade verfügt.
Robust und zugleich feinfühlig
Der Laufroboter wurde mit zahlreichen Sensorsystemen ausgestattet. In jedem Fuss befinden sich 3-D-Kraftsensoren und Federkraft-Messsysteme, die zusammen mit einer Motorstrommessung genutzt werden, um Kollisionen und den Kontakt mit dem Boden zu erkennen. Bei der Antriebslösung für die dreigelenkigen Einzelbeine war hohe Leistung bei vergleichsweise geringem Gewicht von besonderem Interesse. Deshalb entschied sich das Projektteam der Gruppe Interaktive Planungstechnik des FZI aus Karlsruhe für eine Motor-Getriebe-Kombination, bestehend aus einem DC-Kleinstmotor Serie 2657 ... IE2 mit Planetengetriebe Serie 26/1 von Faulhaber.
Um die bewegte Masse zu reduzieren, wurden die Antriebe möglichst nah am Körper platziert. Mittels Getriebe und Seilzügen wird die Kraft der zwanzig graphitkommutierten DC-Antriebe von dort aus auf die Gelenke übertragen. Das erreichbare Nenndrehmoment liegt bei etwa 20 Nm (kurzzeitig 40 Nm). Die Gelenkwinkel der Beine werden durch hochpräzise, optische Encoder erfasst. Darüber hinaus verfügt jeder Motor über
einen hochauflösenden Encoder, der zusätzliche Informationen über die Gelenkwinkel liefert. Über das Gewicht hinaus war die Zuverlässigkeit der robusten Antriebe ein weiteres massgebliches Kriterium, sich für dieses Antriebssystem aus dem Hause Faulhaber zu entscheiden.