BionicKangaroo – Energie rückführen, speichern und wieder freisetzen

Im Jahre 2006 hat Festo das Bionic Learning Network gegründet. Damit war der Weg für zahlreiche Entwicklungen aus der Bionik geebnet. In interdisziplinären Teams von Biologen, Ingenieuren, Designern und Studenten sollen nicht nur neue Technologien entwickelt, sondern auch Menschen an die Technik geführt werden.

Die neueste Innovation des Bionic Learning Network ist das BionicKangaroo, was eine große Herausforderungen für das Team war. Ganze zwei Jahre befasste sich das Team, bis schließlich mit dem BionicKangaroo ein sehr realitätsnahes Modell entstand.

BionicKangaroo von Festo
BionicKangaroo von Festo – zu sehen auf der Hannover Messe 2014 (Quelle: festo.com)

Das Känguru besitzt eine einzigartige Anatomie

Durch den einzigartigen Körperbau des Kängurus kann es sich im Gelände schnell und vor allem effizient fortbewegen. Dies wird durch den raffinierten Hüpfmechanismus gewährleistet. Benötigen wir mehr Energie, desto schnell wir laufen, ist es beim Känguru ganz anders. Dieses kann bei jedem Sprung die Energie aus der Landephase speichern und für den nächsten Sprung wieder freisetzen. Ermöglicht durch die ausgeprägte Achillessehne.

Mit Hilfe einer komplexen Steuerungs- und Regelungstechnik sowie einer stabilen Sprungkinematik ist es dem Entwicklungsteam gelungen, den Hüpfmechanismus nachzubilden. Das BionicKangaroo ist etwa einen Meter groß und wiegt ca. sieben Kilogramm. Damit kann es bis zu 40 cm hoch und 80 cm weit springen.

Bedient wird das Känguru über ein Armband mit Gesten. Dieses erkennt Muskelaktivitäten sowie die Lage des Arms.

Funktionsweise des BionicKangaroo

Aktoren im Känguru sind elektrische Servomotoren und pneumatische Leichtbauzylinder. Diese werden durch einen Lithium-Polymer-Akku sowie einem kleinen Kompress oder einem Hochdruckspeicher mit Energie versorgt. Damit ist eine mobile Energieversorgung gewährleistet.

Eine Vielzahl von Sensoren überwacht in Echtzeit alle Parameter, die zur Stabilität, Balance, für den Sprung, die Flugphase und der Landung notwendig sind. Entsprechend werden dann die Aktoren angesteuert, sodass das BionicKangaroo der Bewegung eines echten Kängurus sehr nahe kommt.

Vor dem ersten Sprung spannt ein Pneumatikzylinder eine elastische Sehne (vergleichbar mit der Achillessehne) vor. Jetzt verlagert das Känguru seinen Schwerpunkt nach vorne und kippt. Ist ein bestimmter Kippwinkel erreicht, wird der Absprung ausgelöst.

Während der Flugphase treten die Sensoren in Aktion und werten alle Parameter aus. Gleichzeitig werden die Beine nach vorne gezogen und der Schwanz angehoben. Der Oberkörper bleibt dabei nahezu waagerecht.

Die kinetische Energie in der Flugphase wird bei der Landung in eine potentielle Energie umgewandelt, indem die Sehne wieder gespannt wird. Jetzt ist die Energie des vorherigen Sprunges gespeichert. Servomotoren sorgen wieder für die Stabilität.

Springt das BionicKangaroo erneut, nimmt es die gespeicherte potentielle Energie in der Sehne direkt in den nächsten Sprung mit. Somit wird also Energie rückgeführt, gespeichert und wieder frei gesetzt.

Welcher Nutzen und welche Vorteile sind zu erwarten?

Zunächst einmal finde ich es genial, was Festo immer wieder entwickelt. Innovationen wie der SmartBird und jetzt das BionicKangaroo sind geniale Beispiele dafür, Technologie aus dem Tierreich in die Welt der Technik und Automation zu übertragen. Auch Menschen, die mit Technik nicht viel am Hut haben, lassen sich dadurch begeistern.

Einige Vorteile, die auf andere Systeme übertragbar sind, sind zum Beispiel:

  • Echtzeit-Diagnose des gesamten Systems (Betriebssicherheit, Prozessstabilität)
  • viele Komponenten auf kleinstem Bauraum
  • intelligente Kombination von Pneumatik und Elektrik
  • hochkomplexe Steuerungs- und Regelungstechnik
  • Energierückgewinnung in der Sehne
  • Mobilpneumatik – mobile Energieversorgung

Willst du dich genauer informieren, kannst du dieses PDF lesen oder du schaust dir jetzt einfach an, wie das BionicKangaroo in Aktion aussieht:

Das Känguru ist auch auf der Hannover Messe 2014 zu sehen. Hast du es vielleicht in Live gesehen? Und was hältst du davon – welche Nutzen und Vorteile siehst du? Ich freue mich auf deinen Kommentar.

Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel
Hi, ich bin Stefan Reinsprecht, der Herausgeber von Netzkonstrukteur. Als Maschinenbauingenieur mit jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Entwicklung interessiere ich mich sehr für technische Dinge. Hier erfährst Du Neuigkeiten, aber auch Grundlagen. Viel Spaß beim Lesen. Du findest mich auf Google+, Twitter oder Xing.

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