Robogami: Faltbare Roboter innerhalb von Minuten designen und ausdrucken

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Am Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des MIT haben Wissenschaftler ein System entwickelt, mit dem sich Roboter innerhalb von Minuten intuitiv konstruieren lassen. Das fertige Design kann danach 3D-gedruckt und zusammengebaut werden.

Mit „Interactive Robogami“ wurde eine Komplettlösung für das Design und die Herstellung von faltbaren Robotern entwickelt. Dabei können gleichzeitig Form und Bewegung des Roboters bestimmt werden, was in anderen Konstruktionssystemen meist getrennt bearbeitet werden muss.

„Für das Design von Robotern muss man normalerweise über Fachwissen verfügen, das nur Maschinenbauer und Roboteringenieure haben,“ sagt PhD Student und Co-Autor der Studie Adriana Schulz. „Das Spannende dabei ist, dass wir ein System entwickelt haben, das es gelegentlichen Anwendern ermöglicht, ihre eigenen Roboter zu konstruieren indem wir ihnen dieses Know-How damit zur Verfügung stellen.“

Das intuitive System baut auf Simulationen und interaktivem Feedback mit Algorithmen für Konstruktion und Zusammensetzung auf, damit sich Anwender auf die Entwurfsplanung konzentrieren können. Dabei besteht die Möglichkeit aus einer Datenbank von über 50 verschiedenen Körpern, Rädern, Füßen und Peripheriekomponenten sowie einer Reihe von verschiedenen Gangarten auszuwählen. Das System kann durch die Analyse von Faktoren wie Geschwindigkeit und Stabilität die Funktionalität des Designs bewerten und basierend darauf Vorschläge machen.

Nach dem Konstruktionsprozess wird das von der Origami-Technik inspirierte 2D-Design am 3D-Drucker gefertigt und gefaltet.

„3D-Druck ermöglicht komplexe, starre Strukturen, während die 2D-Herstellungen leichte jedoch stabile Strukturen schafft, die schnell produziert werden können,“ sagt Cynthia Sung. „Durch den 3D-Druck von 2D-Mustern können wir diese Vorteile wirksam einsetzen um feste, komplexe Designs mit leichten Materialien zu entwickeln.“

Um ihr System zu testen haben die CSAIL Wissenschaftler acht Personen ausgewählt, die nach 20 Minuten Einschulung zwei Aufgaben ausführen mussten. Dabei stellte sich auch heraus, dass der 3D-Druck von flachen, faltbaren Strukturen bis zu 73% Druckzeit und 70% Material einspart.

MIT Professor Daniela Rus hofft, dass man mit ähnlichen Systemen zukünftig speziell auf Aufgaben angepasste Roboter einfach konstruieren und produzieren kann.

Die Studie mit dem Titel „Interactive robogami: An end-to-end system for design of robots with ground locomotion“ wurde vor Kurzem im International Journal of Robotics Research veröffentlicht.