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Robotik Mit Seilroboter in neue Dimensionen aufbrechen

| Redakteur: Sariana Kunze

Ein Seilroboter für den Arbeitsraum hat das Fraunhofer IPA unter der Leitung des Tübinger Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik (MPI) mitentwickelt. Damit ist den Wissenschaftlern eine Weiterentwicklung in der Bewegungssimulation und bisherigen Automatisierungslösungen in der Intralogistik gelungen.

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Das Kabinendesign, hier in Minimalausführung, ist modular und vielfältig rekonfigurierbar.
Das Kabinendesign, hier in Minimalausführung, ist modular und vielfältig rekonfigurierbar.
(Fraunhofer IPA, Philipp Miermeister)

Am 16. September 2015 präsentiert das MPI den Bewegungssimulator im Rahmen der Driving Simulation Conference & Exhibition (DSC2015) in Tübingen erstmals der Öffentlichkeit. Der Seilroboter kann erstmals Menschen transportieren und neue Maßstäbe für Arbeitsraum, Beschleunigung und Nutzlast bei Bewegungssimulationen setzt.

Seilroboter werden bisher in Produktionsumgebungen genutzt, wo sie hohe Anforderungen erfüllen. Die Systeme übertreffen konventionelle Industrieroboter bezüglich Größe und Traglast um ein bis zwei Größenordnungen. Der Endeffektor kann durch bis zu acht Seile und Winden frei und zugleich sehr präzise bewegt werden. Basierend auf dieser Technologie ist jetzt unter der Leitung von Prof. Heinrich Bülthoff vom MPI weltweit erstmals die Idee eines seilgetriebenen Bewegungssimulators realisiert worden. Bei dem Seilsimulator steuern 8 im Raum verspannte und an Seilwinden befestigte Stahlseile die Bewegung der Simulatorkabine. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bewegungssimulatoren ermöglicht die Verwendung von Seilen, die bewegte Masse zu reduzieren und die Arbeitsräume beliebig zu skalieren. Die Antriebsleistung von insgesamt 348 kW erlaubt es, die Kabine mit der 1,5-fachen Erdbeschleunigung entlang frei programmierbarer Bahnen in einem hallengroßen Arbeitsraum von 5 x 8 x 5 m³ zu beschleunigen. Zudem ist der Simulator durch das Umhängen der Seile innerhalb einer Stunde an verschiedene Kabinen anpassbar und lässt sich somit für unterschiedliche Szenarien einsetzen.

Simulator für virtuelle Realität

Philipp Miermeister, der am Fraunhofer IPA der Arbeitsgruppe für Seilrobotik von Junior-Prof. Andreas Pott angehört, hat in der zweijährigen Zusammenarbeit beider Institute die Konzeption und Umsetzung des Simulators mit viel Know-how vorangetrieben. Die Wissenschaftler haben sowohl die Steuerungsalgorithmen implementiert als auch eine leichte und zugleich widerstandsfähige Kabine aus Kohlefaser entwickelt, die den hohen dynamischen Belastungen im Betrieb standhält. Der vollständig aus Karbonfaserrohren hergestellte Kabinenrahmen maximiert das nutzbare Kabinenvolumen mit einem Durchmesser von 260 cm für Projektionsflächen und Cockpitinstrumentierung. So lässt er sich für hochwertige Videoprojektionen und realistische Bedienerschnittstellen nutzen. Gleichzeitig ist der Rahmen mit leichten 80 kg schnell zu beschleunigen und hält große Kräfte aus, denn im Betrieb ziehen die Seile mit bis zu 1,5 t an der Außenstruktur. Durch den großen Arbeitsraum und Dynamikumfang eignet sich der Simulator für ein breites Anwendungsspektrum aus dem Bereich der virtuellen Realität (VR). Hierzu zählen zum Beispiel Fahr- und Flugsimulationen sowie die Erforschung grundlegender Wahrnehmungsprozesse beim Menschen. "Dieser Simulator bietet uns völlig neue Möglichkeiten, die Bewegungswahrnehmung und mögliche Anwendung in der neurologischen Forschung bei Gleichgewichtsstörungen zu studieren", so der langjährige Wahrnehmungsforscher Bülthoff.

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