Bionische benadering van robotica

De natuur als voorbeeld voor nieuwe robots

Festo is vooral bekend om zijn pneumatische systemen, maar ze doen veel meer. Ook elektrische aandrijvingen en intelligente besturingen behoren tot hun leveringsprogramma. Al jaren doen zij echter ook uitgebreid onderzoek naar nieuwe vormen van besturingen en robotica waarbij ze veelvuldig kijken naar dat wat er in de natuur aan voorbeelden te vinden zijn. Samen met onderzoekinstituten en universiteiten hebben zij zo al complete robotdieren gemaakt die veelal autonoom kunnen functioneren. Laatst zijn daar weer een aantal nieuwe ‘dieren’ aan toegevoegd en hebben ze laten zien waartoe al die ontwikkelingen kunnen leiden.

Hoe bewegen diverse dieren en wat kunnen we daaruit leren, dat is de benadering van het onderzoeksteam van Festo. Zo hebben ze in het verleden al gerobotiseerde vissen, kwallen, mieren en kangoeroes gemaakt die op dezelfde manier als hun levende voorbeelden zich weten voort te bewegen. Uit deze onderzoeken is al een aantal zeer fraaie nieuwe robotsystemen gekomen die nieuwe mogelijkheden bieden voor de automatiseringswereld. In dit kader kunnen we bijvoorbeeld de slimme zuigmond noemen die te zien is in afbeelding 1 en afgeleid is van de manier waarop een tong van een kameleon een prooi pakt. Net als de kameleon, kan ook deze zuigmond nagenoeg elk voorwerp oppakken. Een tweede voorbeeld is de bionische olifantenslurf die te zien is in afbeelding 2. Deze robot kan met drie pneumatische cilinders of lineaire motoren hetzelfde als een robotarm met vele vrijheden.

BionicFlyingFox
Vliegen is een constant terugkerend onderwerp in het Bionic Learning Network van Festo. Voor de nieuwste vliegrobot, de BionicFlyingFox, hebben de ontwikkelaars hun aandacht gericht op de Egyptische vruchtvleermuis, ook wel bekend als Flying Fox. Zij hebben dit dier als voorbeeld genomen voor het ultralight vliegende object met een spanwijdte van 2,28 meter dat te zien is in afbeelding 3.
Ondanks zijn omvang kan dit ‘dier’ echt vliegen net als zijn levend voorbeeld en bochten maken met een zeer kleine draaicirkel. De vleermuis kan dit door zijn complexe kinematische bewegingen, die zijn gebaseerd op het schaarprincipe. Tijdens de opwaartse slag wordt de secundaire vleugel ingetrokken en deze wordt weer ontvouwen voor de krachtige neerwaartse slag.
Om de BionicFlyingFox gedeeltelijk autonoom binnen een bepaald luchtruim te laten vliegen, communiceert deze met een motion-trackingsysteem, dat zijn positie continu vastlegt. Tegelijkertijd plant het systeem de vluchtpaden en geeft het de nodige controlecommando’s. Het laten opstijgen en landen van de BionicFlyingFox wordt gedaan door een menselijke operator.

BionicWheelBot
De fietserspin of radslagspin werd in 2008 door Bionica-expert Prof. Ingo Rechenberg ontdekt aan de rand van de Sahara. Net als andere spinnen kan deze spin draaien, maar hij kan met behulp van een combinatie van salto’s en over de grond rollen ook vooruit bewegen. Sinds de ontdekking van deze spin heeft Prof. Rechenberg gewerkt aan het vertalen van zijn bewegingen naar technologische toepassingen.
De bewegingen en het aandrijfconcept zijn ontwikkeld in samenwerking met het Bionics team van Festo. De BionicWheelBot rolt in de vorm van een wiel over de grond, met drie poten aan weerszijden van het lichaam. Twee andere poten, die tijdens het lopen worden ingetrokken, worden dan uitgevouwen. Als de spin opgerold is als een bal, duwen deze poten hem van de grond en bewegen hem voort, in een continue rollende beweging. De afbeeldingen 4a en 4b tonen waar we het over hebben.