Bislang waren es in der Regel Tiere, wie Spinnen, Ameisen, Heuschrecken, Geckos oder Vögel, die als Vorbild für die Fortbewegung von Robotern dienten. Doch nun nahmen sich italienische Wissenschaftler das Vorbild Pflanze, genauer gesagt auf das Wurzelwachstum, vor und entwickelten einen Roboter, der in die Erde wächst wie eine Pflanzenwurzel. ...weiterlesen "Bionik: Pflanzen als Vorbild für Roboter"
Schlagwort: Robotik
Bionik: Von Fliegen lernen
Für die meisten sind sie nur lästig – Fliegen. Der bionischen Forschung bringen sie jedoch wichtige Erkenntnisse ein. Fliegen sind ein beliebtes Forschungsobjekt von Biologen und Genetikern. Denn sie lassen sich leicht halten, züchten und vermehren sich rasch. Zu den Standard-Untersuchungsobjekten in der genetischen Forschung zählt die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Drosophila wird zwei bis drei Millimeter lang, ist gelbbraun und hat rote Augen. Weltweit sind mehr als 3000 Fruchtfliegenarten bekannt. Davon leben etwa 50 Arten in Deutschland. Umgangssprachlich bezeichnet man die kleinen Fliegen gerne als „Obstfliegen“, da sie von faulenden Früchten und Getränkeresten in offenen Gläsern und Falschen angezogen werden. Die Weibchen der Taufliegen legen bis zu 400 Eier in gärende Pflanzenstoffe oder andere Substrate ab, die als spätere Nahrung für die Larven dienen. Die Larven durchlaufen drei Madenstadien. Der Zeitraum vom Ei bis zur fertig entwickelten Fliege liegt bei etwa 14 Tagen. Manchmal spricht man auch von „Taufliegen“, da sie meistens morgens und abends – also zu Zeiten, in denen sich häufig Tau niederschlägt – umherfliegen. ...weiterlesen "Bionik: Von Fliegen lernen"
Bionische Kletter-Roboter: Inspiriert von tierischen Kletterern erklimmen sie Industrieanlagen
Roboter werden immer dort eingesetzt, wo gefährliche Arbeiten verrichtet werden müssen. Auch in unzugänglichen Bereichen, wie engen Schächten und Rohren schicken Ingenieure gerne Maschinen.
Das Problem beim Klettern besteht darin, dass je steiler das zu erklimmende Objekt ist, desto näher muss der Körper des Kletterers an dem Objekt anliegen. Dies schränkt die Bewegungsmöglichkeiten der Extremitäten stark ein. Die Natur löst dieses Problem auf unterschiedlichen Wegen, die aber alle auf ähnlichen Prinzipien beruhen. ...weiterlesen "Bionische Kletter-Roboter: Inspiriert von tierischen Kletterern erklimmen sie Industrieanlagen"
Computer lernen denken: Maschinelle Lernverfahren werden stetig besser
Wissenschaftler entwickeln Algorithmen mit deren Hilfe Computer und Roboter autonom lernen und handeln. So ist es Forschern gelungen, einen Roboter zu entwickeln, der durch beobachten und ausprobieren sich selbständig Wissen aneignet. Dazu sammelt der Roboter zunächst über Sensoren Daten aus seiner unmittelbaren Umgebung. Aus diesen Daten errechnet er ein Modell, welches ihm das wahrscheinlichste Verhalten von zum Beispiel einem Objekt in seiner Nähe liefert. ...weiterlesen "Computer lernen denken: Maschinelle Lernverfahren werden stetig besser"
Fischroboter mit Flossenantrieb
Fischartige Bioroboter sind effizient und umweltfreundlich
Bionische Roboter in Fischgestalt nutzen zur Fortbewegung Schiffschrauben, Flossenantriebe oder Paddelflossen. Historisch hat sich die klassische Schiffsschraube, auch Propeller genannt, aus den Schaufelrädern der Dampfschiffe entwickelt. Für die moderne Schifffahrt wählte man diese technische Lösung, da die Umsetzung eines Flossenantriebs, wie ihn Fische nutzen, Schwierigkeiten bei der technischen Umsetzung der Hin- und Herbewegung einer Flosse auf rotierende Motorenteile bereitete. Aus diesem Grund haben sich Flossenantriebe bislang nicht durchsetzen können, obwohl sie strömungstechnisch günstiger sind. Denn durch die Wellenbewegung eines stromlinienförmigen Körpers, wie einem Tunfisch oder Pinguin, werden nur wenige Wasser um den schwimmenden Körper verwirbelt. Dies spart Energie und steigert die Wendigkeit im Meer. ...weiterlesen "Fischroboter mit Flossenantrieb"
Kollaborative Robotik – Roboter mit Haut und Haaren
Kollaborative Roboter sind Roboter, die direkt mit Menschen an ihrem Arbeitsplatz zusammenarbeiten. Ziel dabei ist es, die intelligenten Fähigkeiten des Menschen und seine Entscheidungs- und Reaktionsfähigkeit in unvorhersehbaren Situationen mit der Präzision und Ausdauer von Robotern zu kombinieren. Beispiele für kollaborative Roboter finden sich vor allem in der Industrie und Fertigungsproduktion. Kollaborative Roboter werden in Zukunft aber auch in anderen Arbeits- und Lebensbereiche zu finden sein. Beispiele sind autonom fahrende Autos, automatisierte Logistiklösungen, eigenständige Serviceroboter oder Roboter im Einzelhandel.
Wichtig für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ist die Sicherheit für den Mensch. Verletzungsgefahren müssen minimiert sein, damit Roboter ohne die bislang obligatorischen Schutzzäune direkt mit dem Menschen zusammenarbeiten können. Deshalb verfügen kollaborative Roboter über Sensoren, Bildverarbeitungssysteme oder mechanische Schutzmechanismen, um die Verletzungsgefahr durch direkten Kontakt zu vermeiden. ...weiterlesen "Kollaborative Robotik – Roboter mit Haut und Haaren"
Künstliche Haut für Roboter und Prothesen
Die Haut ist das vielseitigste Organ der Lebewesen. Sie dient der Abgrenzung des Körpers zur Umwelt, dem Schutz vor Umwelteinflüssen, ist erste Barriere für Keime und nimmt Informationen über Temperatur, Druck und Schmerz wahr. Es ist daher nicht erstaunlich, dass mehrere Forscherteams im Bereich der Robotik und Sensorik an der Entwicklung einer künstlichen Haut arbeiten.
In 2011 gelang zwei amerikanischen Forscherteams, eines von der University of Berkeley und eines von der Stanford University, erste Ergebnisse für eine fühlende Kunsthaut zu entwickeln. Auch in Deutschland gibt es Forschungsbestrebungen zur Entwicklung einer fühlenden Haut für Roboter. Hier geht man den multifunktionalen Weg: die Roboterhaut vereint mehrere Arten von Sensoren in fünf Quadratzentimeter kleinen, sechseckigen Plättchen. ...weiterlesen "Künstliche Haut für Roboter und Prothesen"
Roboter auf dem Vormarsch: Computer, Maschinen und Automaten lernen zu agieren
Wissenschaftler entwickeln Algorithmen mit deren Hilfe Computer und Roboter autonom lernen und handeln. Die Robotik befasst sich mit der Steuerung und Entwicklung von Robotern. Roboter sind stationäre oder mobile Maschinen, die nach einem bestimmten Programm festgelegte Aufgaben erfüllen. Roboter und Automaten sind demnach nur so gut, wie derjenige Entwickler, der das Computerprogramm geschrieben hat. Ein Computer versteht nur ja und nein beziehungsweise Null und Eins oder noch einfacher: Strom an, Strom aus. ...weiterlesen "Roboter auf dem Vormarsch: Computer, Maschinen und Automaten lernen zu agieren"
Roboter lernen von Ameisen
Schwarmintelligenz für Roboter, die sich selbst steuern
Einer für alle – alle für einen: Das Schwarmprinzip opfert einzelne, wenn es dem Wohle des gesamten Kollektivs dient. Andererseits bietet das Leben im Schwarm viele Vorteile, die dem Einzeltier das Überleben sichert. Beutetiere finden sich zu Schwärmen oder Herden zusammen. Das macht es dem Jäger, wie beispielsweise Löwen oder Geparden schwer ein einzelnes Tier ins Visier zu nehmen. Daneben nutzen die Beutetiere ein gemeinschaftliches Verhalten, wie zum Beispiel ständige Richtungswechsel, die den Jäger zusätzlich irritieren. Haie nehmen nur die Silhouetten ihrer Gegner wahr. Ein Schwarm aus kleinen Fischen wirkt da übermächtig und der Hai greift lieber nicht an. ...weiterlesen "Roboter lernen von Ameisen"
Roboter mit Eigenschaften aus der Tierwelt
In der Robotik entstammen viele Ideen und technische Weiterentwicklungen der Biologie. Roboter verfügen heute über zahlreiche hochleistungsfähige Sensoren, ausgeklügelte Steuerungsmechaniken und vielfältige Fortbewegungsmechanismen. Vorbilder sind unter anderem Spinnen, Schlangen, Eidechsen, Tintenfische oder Seesterne. ...weiterlesen "Roboter mit Eigenschaften aus der Tierwelt"
Roboterarm ohne Gelenke – Vorbild Elefantenrüssel und Okopusarm
Stuttgarter Ingenieure haben einen beweglichen Roboter-Arm mit erstaunlicher Feinmotorik entwickelt, mit dem sie den Deutschen Zukunftspreis 2010 gewannen. Der Zukunftspreis wird jährlich vom amtierenden Bundespräsidenten für Technik und Innovation vergeben und ist mit einem Preisgeld von 250.000 Euro dotiert. Im Deutschen Museum in München ist seit 2006 die Dauerausstellung zum Deutschen Zukunftspreis angesiedelt. ...weiterlesen "Roboterarm ohne Gelenke – Vorbild Elefantenrüssel und Okopusarm"
Robotik: Roboter lernen laufen
Das EU-Projekt Locomorph untersuchte die Roboter-Fortbewegung und versucht Laufroboter durch Effizienz, Robustheit und die Fähigkeit zur Fortbewegung in unbekannter Umgebung zu verbessern. Das Kunstwort Locomorph setzt sich aus der Locomotion (Fortbewegung) und der Morphologie (Körperbau) zusammen.
Durch die Erforschung dieser beiden Aspekte wollen die Forscher Roboter entwickeln, die über eine optimale Wendigkeit, Selbst-Stabilisierung, Energieeffizienz und eine hohe Anpassungsfähigkeit an unbekannte Umgebungen aufweisen. Die Vision sind Roboter, die sich unabhängig von der Oberfläche sicher fortbewegen.
Biologen, Physiker und Ingenieure aus Belgien, Canada, Dänemark, Deutschland und der Schweiz arbeiten an den optimalen morphologischen Faktoren, wie Form, Material, Sensortechnik und Körper-Segmentierung. Dazu untersuche sie die unterschiedlichsten Tiere, um deren jeweilige Fortbewegungsstrategie zu entschlüsseln und die Ergebnisse in die Robotik einfließen zu lassen. ...weiterlesen "Robotik: Roboter lernen laufen"
Tast-Sensoren wie Schnurrhaare
Roboter erkunden ihre Umwelt mit Tasthaaren
Obwohl Sehen und Hören sowohl dem Menschen als auch den Tieren viele Informationen vermitteln – ohne den Tastsinn fiele die Orientierung schwer.
Während der Sehsinn vorrangig Informationen über weit entfernte Objekte liefert, ist der Tastsinn für die Erkundung naheliegender Hindernisse zuständig. Vor allem nachtaktive Tiere und Meereslebewesen verlassen sich weit stärker auf ihre Haptik als auf ihre Augen. Ratten und Spitzmäuse bewegen ihre Tasthaare im Gesicht mit schnellen Bewegungen äußerst kontrolliert vor und zurück. So ertasten sie ihre unmittelbare Umgebung. Sie erkennen dabei Objekte, bestimmen deren Form, Größe und Oberfläche und verfolgen auf Grund der haptischen Sinnesinformationen ihre Beute. So gelingt es der Spitzmaus, dem kleinsten bekannten Säugetier, Beutetiere von beinahe der eigenen Körpergröße zu erlegen. Um erfolgreich zu sein, muss sie sehr schnell und präzise angreifen. Dabei verlässt sie sich sehr stark auf ihren ausgeprägten Tastsinn. ...weiterlesen "Tast-Sensoren wie Schnurrhaare"