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 Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

nachricht Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht
16.01.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau