Große Sprünge

Absoluter Blickfang auf der Hannover Messe: Das BionicKangoroo des Festo Bionic Learning Networks.

DI Rainer Ostermann
Country Manager von Festo Österreich

„Höchste Effizienz ist das Ergebnis konsequenter Verbesserung und nachhaltiger Forschungsarbeit.“

Effizienz ist heute das zentrale Thema in der Industrie. Das Ziel: weniger Input, mehr Output. Die Natur macht uns vor, wie das geht. Im Laufe der Evolution hat sie höchst effiziente Lösungen entwickelt, die immer öfter als Vorbild für die Technik dienen. Das Bionic Learning Network des Automatisierungsspezialisten Festo lässt in diesem Zusammenhang immer wieder aufhorchen. Beim neuesten, auf der Hannover Messe 2014 präsentierten Future Concept hat man dem Känguru ganz genau auf die Füße geschaut und dabei einen interessanten Bewegungsablauf entdeckt.

Die Kinematik ist aus lasergesinterten Bauteilen gefertigt, die mit Karbon verstärkt sind. Dadurch wiegt das etwa ein Meter große BionicKangaroo nur knapp sieben Kilogramm.

Langer Atem für Innovationen

„Höchste Effizienz ist das Ergebnis konsequenter Verbesserung und nachhaltiger Forschungsarbeit“, unterstreicht DI Rainer Ostermann, Country Manager von Festo Österreich. Das Unternehmen investiert daher über 7% des Konzernumsatzes (2013 rund 2,3 Mrd. Euro) in die Entwicklung neuer Lösungen. Das Ergebnis dieser Forschung sind rund 2.600 Patente weltweit und 100 Neuanmeldungen jährlich. Das Bionic Learning Network ist dabei immer wieder Ideenlieferant für die anpassungsfähige und effiziente Automation im Zeitalter von Industrie 4.0.

Energie speichern und erneut einsetzen

„Mit dem BionicKangaroo setzen wir technisch um, was das natürliche Känguru auszeichnet. Sein Hüpfmechanismus ermöglicht es, seine Geschwindigkeit zu erhöhen, ohne dabei seinen Energieverbrauch zu steigern. Bei jedem Sprung kann es Energie aus der Landephase zwischenspeichern und für den nächsten Sprung wieder einsetzen“, erklärt Ostermann. Eine wichtige Funktion übernimmt dabei die Achillessehne, die beim natürlichen Känguru deshalb besonders ausgeprägt ist. Das ist beim bionischen Forschungsträger ein elastisches Federelement aus Gummi. Die künstliche Sehne dämpft den Sprung, nimmt aber gleichzeitig die kinetische Energie bei der Landung auf und setzt sie für den nächsten Sprung frei.

Hoch dynamisches System

Für die technische Umsetzung mussten die Entwickler eine anspruchsvolle Steuerungs- und Regelungstechnik sowie eine besonders stabile Sprungkinematik realisieren. Festo zeigt mit dem Objekt auch, wie pneumatische und elektrische Antriebskomponenten intelligent in einem neuen, hoch dynamischen System kombiniert werden können. Besonderes Augenmerk legte das Team dabei auf die mobile Energieversorgung. Im Inneren des Körpers befindet sich daher ein kleiner Kompressor. Alternativ kann die Druckluft aber auch aus einem Hochdruckspeicher kommen. Die Kinematik ist aus lasergesinterten Bauteilen gefertigt, die mit Karbon verstärkt sind. Dadurch wiegt das BionicKangaroo bei einer Größe von etwa einem Meter nur knapp sieben Kilogramm.

Intuitives Bedienkonzept

Das BionicKangaroo kann bis zu 40 Zentimeter hoch und 80 Zentimeter weit springen und lässt sich mit einem speziellen Armband über Gesten steuern. Das Armband erkennt dabei die Muskelaktivitäten des Bedieners. Ein Lagesensor im Band erfasst die Bewegung des Arms, dann sendet das Armband diese Signale über Bluetooth an die kompakte Steuerung des künstlichen Kängurus, das sich sofort in Bewegung setzt.

Impulse für die Produktion der Zukunft

Neben der technischen Umsetzung der energieeffizienten Sprungkinematik veranschaulicht das BionicKangaroo gleich mehrere Aspekte der integrierten Automation. Das System vereint seine Komponenten auf kleinstem Bauraum, wobei die Fülle an Funktionen über eine hochkomplexe Steuerungs- und Regelungstechnik koordiniert wird. Permanente Diagnose sorgt für Betriebssicherheit und Prozessstabilität – ob bei bionischen Objekten oder im industriellen Alltag. Weitere interessante Ansätze für die Automatisierungstechnik der Zukunft sind das Konzept zur Rückgewinnung, Speicherung und effizienten Wiederverwendung der potenziellen Energie sowie die Energieversorgung im Bereich Mobilpneumatik.