Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ISELLA 2 - Biomechanisch orientierter Leichtbauroboterarm mit QuadHelix-Antrieben

02.07.2009
Am Fraunhofer IPA wurde im Rahmen eines Vorlaufforschungsprojekts ein neuartiger Leichtbauroboterarm entwickelt.

Als Antriebseinheit zur Bewegung des biomechanisch orientierten Roboterarms dient ein neuartiger Seilzugantrieb, der eine Weiterentwicklung des DoHelix-Muskels darstellt. Der erste Prototyp des Arms wird auf der 50-Jahr-Feier des Fraunhofer IPA vom 1.-3. Juli präsentiert.

Der DoHelix-Muskel besitzt ähnliche Eigenschaften wie ein biologischer Muskel. Durch die Aufwicklung und damit Verkürzung einer zugfesten Schnur kann er eine Kraft aufbringen. Hierbei wird ein hochfestes und flexibles Kunststoff-Seil in Form einer doppelten Helix von zwei Seiten auf eine dünne Motorwelle gewickelt. Die diametrale Aufteilung der Zugkräfte orthogonal zur Welle ermöglicht kleine Wellendurchmesser, da nur geringe Biegekräfte in der Welle auftreten. Der Wegfall schwerer Übertragungselemente reduziert das Antriebsgewicht. Durch die realisierte Untersetzung können hohe Stellkräfte in den Seilen erreicht werden.

Der im ISELLA 2 verwendete QuadHelix-Antrieb nutzt zwei DoHelix-Seile, die gegenläufig auf demselben Wellenabschnitt laufen, wie in Abb. 1 dargestellt. Ein Motor kann somit eine Rotations- oder Linearachse in beide Richtungen bewegen. Die Drehung der Antriebswelle wird durch eine Kombination von Schnecke und Zahnstange oder eine Spindelmutter in eine Translationsbewegung der Motoreinheit umgesetzt. Das Modul der Schnecke bzw. Spindelmutter ist hierbei angepasst auf den Wellen- und Schnurdurchmesser, wodurch stets eine saubere Aufwicklung des Seils gewährleistet wird.

Vorteil dieses Konzepts gegenüber anderen Antriebslösungen ist das geringere Gewicht des Antriebs, kombiniert mit einer hohen Energieeffizienz bei der Umwandlung von elektrischer in mechanischer Energie und ein hohes Drehmoment an der Rotationsachse. Vorteil gegenüber dem DoHelix-Muskel ist die Nutzung nur eines Motors für die beidseitige Bewegung um einen Freiheitsgrad gegenüber den zwei Motoren pro Freiheitsgrad bei ISELLA 1, was ein verbessertes Eigengewicht zu Nutzlast-Verhältnis bewirkt.

Der modulare ISELLA-2-Leichtbauroboterarm ist aus zwei 2-Freiheitsgrad-Einheiten und einem institutseigenen Greifer aufgebaut. Er besitzt 4 Freiheitsgrade im Armbereich und 3 Freiheitsgrade im Greifbereich. Jeder Freiheitsgrad wird von einem QuadHelix-Antrieb aktuiert. Die Controller sind, wie in Abb. 2 dargestellt, in zwei Modulen links und rechts an der unteren Antriebseinheit befestigt. Der Arm inklusive des Greifers wiegt circa elf Kilogramm.

Der erste Prototyp des Arms, der auf der 50-Jahr-Feier des Fraunhofer IPA Anfang Juli präsentiert wird, konnte kostengünstig realisiert werden. Die preiswerten Kraftübertragungskomponenten in Form von HPPE-Schnüren, die günstige Sensorik, die Verwendung von Kunststofflagern und die Konstruktion unter Verwendung von vielen Gleich- und Zukaufteilen machen dies möglich.

Das neuartige Antriebskonzept QuadHelix ist für viele Anwendungen einsetzbar, speziell im Bereich der Leichtbaurobotik und Prothetik. So sind Anwendungen für unterstützende Exoskelettstrukturen ebenso denkbar wie die Nutzung des ISELLA 2 als Manipulatorarm auf einer autonomen Serviceroboterplattform oder als Handlingeinheit in kleinen und mittleren Unternehmen.

Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Arne Rost
Telefon: +49 711 970-1315 I arne.rost@ipa.fraunhofer.de

Hubert Grosser | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/index.php?id=17

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Sonne ernten auf zwei Etagen – Agrophotovoltaik steigert die Landnutzungseffizienz um über 60 %
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht DFKI-Roboter erkunden autonom Lavahöhlen auf Teneriffa
21.11.2017 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften