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Forscher entwickeln nachgiebiges Robotergelenk

31. August 2020, 12:05 Uhr   |  Inka Krischke

Forscher entwickeln nachgiebiges Robotergelenk
© TU Chemnitz

Chemnitzer Robotik-Forscher haben ein neues Robotergelenk erfunden, das die Mensch-Roboter-Interaktion sicherer machen soll.

Bei dem Gelenk handelt es sich um ein sogenanntes nachgiebiges Gelenk. Auf diesem Gebiet gibt es in Deutschland genau zwei Patente – ein etwas älteres Patent, angemeldet durch das Deutsche Zentrum für Luft-und Raumfahrt, und eines für dieses neue Gelenk, angemeldet durch die TU Chemnitz. Dieses Patent erteilt das Deutsche Patentamt im Juli 2020 dem TU Doktorand Hongxi Zhu und der Professorin Ulrike Thomas, Leiterin der Professur Robotik und Mensch-Technik-Interaktion sowie stellvertretende Sprecherin des Sonderforschungsbereichs Hybrid Societies.

Seit 2016 tüfteln die Erfinderin und der Erfinder an diesem Robotergelenk. Bisherige Gelenke wurden mit Sensoren, meistens Kraftsensoren, ausgestattet, um die Kontaktkräfte im Fall einer Kollision messen und gegebenenfalls ausweichen zu können. Andere Techniken verwenden externe optische Sensoren und überwachen so die Distanz zwischen Roboter und Mensch.

TU Chemnitz - das Robotergelenk
© Professur Robotik und Mensch-Technik-Interaktion

Schematische Darstellung des patentierten Robotergelenks: Die Federn sind über eine Kurvenscheibentechnik verbunden. Ein kleiner Linearmotor stellt die Federhärte des Gelenks ein.

Durch das neue Gelenk lässt sich dank einer Feder Energie aufnehmen. Damit kann Kollisionsenergie abfließen und der Roboter darf sich in naher Umgebung eines Menschen schneller bewegen, ohne dass dieser gefährdet wird. International gibt es noch einige Gelenke, die Federn verbauen, um Kollisionsenergie zu absorbieren. Die Herausforderung liegt darin, die Federhärte nicht-linear einstellen zu können, so dass bei Arbeiten, die eine hohe Kraft erfordern, der Roboter selbstständig adaptiv die Federhärte einstellen kann, um so auch zum Beispiel einen Nagel in eine Wand schlagen zu können. „Mit dem Gelenk ist es uns gelungen, einen sehr großen Bereich abzudecken und gleichzeitig ein kompaktes Design für das Robotergelenk zu bieten", sagt Ulrike Thomas.

Ein weiterer Vorteil der nachgiebigen Gelenke: Die gespeicherte Energie lässt sich auch zur Beschleunigung der Bewegung verwenden, so dass ein humanoider Roboter Bälle werfen oder springen kann.

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