Muskelspiele

Der Isella 2, biomechanisch orientierter Leichtbauroboterarm mit Quadhelix-Antrieben vom Fraunhofer IPA

15. März 2010

Das Fraunhofer IPA hat den neuartigen Leichtbauroboterarm Isella 2entwickelt. Dabei orientierten sich die Ingenieure an der Biomechanik: Als Antriebseinheit dient ein neuartiger Seilzugantrieb, der eine Weiterentwicklung des Dohelix-Muskels darstellt. Dieser besitzt ähnliche Eigenschaften wie ein biologischer Muskel. Durch Aufwicklung und Verkürzung einer zugfesten Schnur bringt er Kraft auf. Die spezielle Ausführung ermöglicht ein geringes Antriebsgewicht, die günstige Untersetzung hohe Stellkräfte in den Seilen. Im Isella 2 verbinden sich zwei Dohelix-Seile zum Quadhelix-Antrieb. Ein Motor kann somit eine Rotations- oder Linearachse in beide Richtungen bewegen - und das präzise und energieeffizient bei einem hohen Drehmoment an der Rotationsachse.

Der modulare Isella 2 ist aus zwei Einheiten mit je zwei Freiheitsgraden und einem institutseigenen Greifer aufgebaut. Er besitzt vier Freiheitsgrade im Armbereich und drei im Greifbereich. Jeder wird von einer Quadhelix angetrieben. Die Controller sind in zwei Modulen links und rechts an der unteren Antriebseinheit befestigt. Der Arm wiegt inklusive Greifer elf Kilogramm.

Da die Konstrukteure preiswerte Komponenten zur Kraftübertragung wie HPPE-Schnüre, günstige Sensoren oder Kunststofflager verwendeten, bietet der erste Prototyp des Isella 2 ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis. Das neuartige Antriebskonzept Quadhelix punktet zum Beispiel als Manipulatorarm auf einer autonomen Serviceroboterplattform oder als Handhabungseinheit in kleinen und mittleren Unternehmen.