Empfindliche Früchte ernten Flexible Komponenten für eine neue Roboter-Generation

Schwarm bionischer Libellen.
Schwarm bionischer Libellen.

Roboter, die empfindliche Früchte ernten, in schwierigem Gelände sicher vorankommen oder sogar Pflegeaufgaben übernehmen: Wissenschaftler der TU Dresden arbeiten an einer neuen Roboter-Generation.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert im Rahmen des Emmy-Noether-Programms die Nachwuchsforschergruppe »MEiTNER – Mulitfunctional Dielectric Electronics for Next Generation Soft Robotics« mit 2 Mio. Euro. In den nächsten sechs Jahren werden die Forscher an flexiblen Materialien, Fertigungsverfahren und komplexen bionischen Robotersystemen arbeiten, die nachgiebige, adaptive Robotersysteme ermöglichen. Durch die Kooperation mit dem Start-up »PowerOn« sollen die Ergebnisse schnell kommerziell werden.

Erntehelfer oder Pfleger

Konventionelle Roboter werden aus steifen Komponenten auf Basis von Halbleiter-Technologien aus Silizium gebaut. Sie können bereits komplexe Bewegungen, Prozesse und sich wiederholende Aufgaben realisieren. Heutzutage steigt aber der Bedarf nach mehr Flexibilität und Anpassungsfähigkeit. »Flexible Robotersysteme werden vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen, die uns heute noch undenkbar erscheinen«, so Dr. Ernst-Friedrich Markus Henke, Gruppenleiter an der Professur für Mikrosysteme der Technischen Universität Dresden.

Die neue Generation von Robotern soll in der Lage sein, sich auf veränderte Bedingungen einzustellen und eine Zusammenarbeit mit menschlichen Kollegen ermöglichen. Bionische Roboter aus flexiblen Materialien könnten beispielsweise durch dieneuartigen Fortbewegungsformen als Erkundungsroboter in Katastrophenfällen oder als Pflegeroboter fungieren. Mit adaptiven, intelligenten Greifersystemen könnten sie schwere Arbeiten für und mit den Menschen erledigen und zum Beispiel als Ernteroboter für empfindliche landwirtschaftliche Erzeugnisse wie Spargel, Avocados oder Kiwis zum Einsatz kommen. Auch in der Medizintechnik sind vielfaltige Anwendungen vorstellbar, wie intelligente Prothesenteile oder flexible Medikamenten-Pumpen.

Von der Natur inspiriert

Um dies zu erreichen, wollen die Forscher flexible elektronische Systeme aus sogenannten multifunktionalen dielektrischen Elastomeren, oft als »künstliche Muskeln« bezeichnet, weiterentwickeln. Alle Roboterkomponenten werden ausschließlich aus Polymeren und elektrisch leitendem Kohlenstoff bestehen. Beim Roboter-Design wollen sich die Wissenschaftler von der Natur inspirieren lassen und sogenannte bionische Roboter bauen mit dem Ziel, die Akzeptanz der Roboter im täglichen Leben zu erhöhen.

Die Dresdner Forscher kooperieren im »MEiTNER-Projekt« mit Wissenschaftlern von der University of Auckland in Neuseeland. Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Gruppe sollen zusammen mit dem deutsch-neuseeländischen Start-Up »PowerOn Ltd«. verwertet und schnellstmöglich kommerzielle Anwendung finden.