Pressestimmen zum Projekt "InspiRat"
Die Roboter-Ratte wird zur PutzhilfeWissenschaftler der TU Ilmenau erforschen Kletterroboter
von Christian Lanzerath (29.07.2009)
So zu sein wie eine Ratte, ist kaum erstrebenswert. Doch dieses Nagetier haben sich die Forscher der Technischen Universität Ilmenau als eines der Vorbilder für ihren Kletterroboter RatNic genommen. Inzwischen ist schon der dritte Prototyp im Aufbau.Ein Roboter nimmt sich gleich mehrere Beispiele aus der Tierwelt: Neben Ratten haben seine Techniker sich auch Chamäleons und Eichhörnchen näher angesehen. Eines haben diese Tiere gemeinsam: Sie können sehr gut klettern. Und das ist auch die Bestimmung von RatNic, der später einmal in enge Röhren und unerreichbare Ecken hineinklettern soll, die für den Menschen zu klein oder zu gefährlich sind.
RatNic bleibt per Funk unter Kontrolle
Ausgestattet mit Sensoren und einer Kamera spürt er zum Beispiel Schäden auf und zeigt ausströmendes Gas an. RatNic kommt ganz ohne Kabel aus. Der gut ein Kilogramm schwere und 20 Zentimeter lange Roboter hält mit einer Akkuladung vier Stunden durch. Gesteuert wird er per Funk. Die teilautonome Intelligenz sorgt dafür, dass der Benutzer nur noch die Richtung angeben muss. Welche Bewegungen dafür im Detail notwendig sind, entscheidet RatNic selbst. Der Roboter wird im Rahmen des Projektes InspiRat entwickelt. Daran beteiligt sind neben den Mitarbeitern des Fachgebiets Biomechatronik der TU Ilmenau auch Forscher der Uni Jena, des Max Planck Instituts für Werkstoffforschung in Stuttgart und die Tetra Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation.
Gefördert wird das Projekt mit 3,45 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.
Die Natur ist zu komplex
Neben dem Ziel, den Prototypen eines Kletterroboters für die Industrie zu entwickeln, wollen die Wissenschaftler eine grundsätzliche Frage beantworten:
Können Maschinen die komplexen Bewegungen eines Tieres nachahmen? Die Antwort kann Jörg Mämpel von der TU Ilmenau schon geben: "Zum jetzigen Zeitpunkt kann man diese Bewegungen nicht auf eine Maschine umsetzen." Daher bezeichnet der Wissenschaftler RatNic als "biologisch inspiriert". Er sei aber noch weit weg von dem, was die Natur leiste.
Die größte Herausforderung beim Bau von RatNic ist der so genannte Substratkontakt. Damit ist der Halt zwischen den Greifarmen des Roboters und dem Untergrund gemeint. "Meist hat man nur eine Chance, den Kontakt sicher herzustellen", erklärt Mämpel. "Geht etwas schief, liegt der Roboter unten". Das ist bis zu einer Höhe von zwei Metern nicht wirklich schlimm - so einen Sturz übersteht RatNic unbeschadet. Allerdings kann er anschließend noch keinen neuen Kletterversuch starten. Damit es zu Stürzen aber gar nicht erst kommt, kommen die Wissenschaftler des Max Planck Instituts ins Spiel. Sie beschäftigen sich mit der Analyse biologischer Haftmechanismen und der Machbarkeit, diese technisch nachzubauen. Derzeit klettert der Prototyp sowohl mit Haft-Pads als auch mit Krallen, so dass die Chancen sicheren Halt zu finden, höher sind.
Erste Anfragen
Interessenten für RatNic gibt es schon. Das bestätigt Andreas Karguth von Tetra. Das Ilmenauer Unternehmen ist besonders daran interessiert, aus dem Forschungsobjekt irgendwann ein fertiges Produkt zu machen. Mit dem Verlauf des Projekts ist man dort sehr zufrieden. "Aus unserer Sicht ist das Ziel bis hierhin erreicht worden. Alle Parameter wurden erfüllt, teilweise sogar übererfüllt", sagt Karguth. Wer genau schon Interesse an RatNic zeigt, will Karguth nicht verraten. Hier habe man Vertraulichkeit vereinbart. Nur soviel: Der Kletterroboter soll zum Reinigungseinsatz.
imago
Derzeit gibt es schon den zweiten Prototypen von RatNic, der dritte ist im Aufbau. Eigentlich soll der Projektzeitraum nach drei Jahren Forschung im September enden. Doch beim Bundesministerium hat man eine Verlängerung beantragt. Ob diese genehmigt wird, ist noch unklar. Derzeit ist man von einem serienreifen Gerät noch weit entfernt und die Wissenschaftler wollen noch weiter daran arbeiten. Drei Jahre Forschungsarbeit reichen eben nicht, um Millionen von Jahren der Evolution einzuholen.
© ZDF 2009
Ratte als RobotervorbildThüringer Allgemeine, Dienstag, 20. Mai 2008 (Quelle)
ILMENAU (kk). In Bonn tagt dieser Tage die UN-Naturschutzkonferenz, es geht um die biologische Vielfalt auf diesem Planeten - ein Wert, von dem auch Ilmenauer Ingenieure profitieren. Für ihre Roboter schauen sie sich so einiges von der Natur ab.
Es könnte ein bisschen riechen, sagt der Ingenieur, öffnet das Plastikröhrchen, holt ein Stück Haut heraus. Haifischhaut. Andreas Karguth, Geschäftsführer der Ilmenauer Firma Tetra, streicht fasziniert über diese, glatt und weich fühlt es sich an. In der anderen Richtung indes rau, der winzigen, sich aufstellenden Schuppen wegen. Wenn man Greifer eines Roboters mit einer solchen Oberfläche ausstattet, dürften diese gut haften, oder? - Nein, auch Bionikexperten können sich täuschen: Was auf der Haut funktioniert, ist auf Plastik schon unmöglich, zeigte ein Test mit einem Haifischhaut-Abdruck auf Harz.
Als besser erwies sich ein Spezialkunststoff, wie er für Fußball-Torwart-Handschuhe verwendet wird. Andreas Karguth bleibt trotzdem bei seiner Faszination für die Biologie: "Die Natur lässt sich nicht nachbauen, klar. Aber einige biologische Prinzipien lassen sich nutzen." Er packt die Haifischhaut ein - und schon schwärmt er von Ratten: Sie klettern mühelos senkrecht verlaufende Rohre hoch. "Ihr Hauptbewegungsorgan ist die Wirbelsäule", erklärt der Ingenieur. Eine Einsicht, die Roboterentwickler bislang nicht nutzten: "Bei allen bisherigen Klettersystemen kam die Bewegung aus den Beinen heraus. Allerdings werden da mehr Motoren gebraucht, was einen Roboter letztlich schwerer macht." Also viel Energie verbrauchen lässt.
Ebendies kann Karguth mit seinem Team umgehen: Gemeinsam mit Forschern der Universitäten in Ilmenau und Jena entwickelt der Ingenieur einen Kletterroboter, einer Ratte nachgeahmt: Die Wirbelsäule bilden Edelstahl- und Aluminiumstreben in Verbindung mit Federn und Seilzügen, "die wie Muskeln und Sehnen funktionieren". Letztlich werden lediglich sieben Motoren gebraucht. "Ratnic" ist deshalb nur 1,3 Kilo schwer und kann zehn Zentimeter pro Sekunde klettern.
Mit Kamera, Abstands-, Gas- und Infrarotsensoren ausgestattet, eignet der Roboter sich bestens für die Inspektion unzugänglicher technischer Anlagen sowie Rohr-, Kabel- und Aufzugsschächten. Ein Kälteanlagenhersteller habe bereits Interesse signalisiert. Obwohl es laut Karguth noch fünf Jahre dauert bis zur Serienreife. Immerhin: Ein erster Demonstrator ist gebaut, lief auf der Hannover Messe eine Woche auf und ab und ist demnächst bei einer Bionik-Ausstellung in Berlin zu sehen.
Längst ist klar: Die Natur kann Vorbild sein für technische Innovationen. Allerdings müssen biologische Prinzipien erst einmal erkannt werden. Max-Planck-Forscher in Stuttgart beispielsweise arbeiten daran - mit Hilfe technischer Anlagen der Ilmenauer Firma Tetra: Was den Spezialisten eine Insektenzentrifuge, erklärt Karguth mit dem Wort "Fliegenschleuder". Um zunächst herauszubekommen, welche Insektenart die Füße mit dem besten Haftmechanismus hat, werden die Tiere auf eine immer stärker rotierende Scheibe gesetzt - bis die Fliehkraft stärker ist als die Haftwirkung.
Mit einer Insektenlaufkugel wiederum kann erforscht werden, wie Insekten auf Gerüche und Lichteffekte reagieren: Eine Kamera über der Kugel beobachtet das Insekt darauf und steuert die Kugel so, dass das Tier immer obenauf bleibt - perfekt zum Beobachten. Die Stuttgarter Forscher haben Interesse bekundet an dem Gerät - und die Ilmenauer eine Vision: "Wir möchten künftige Nobelpreisträger mit unserer Technik ausstatten", sagt Andreas Karguth.
Das Geschäftsfeld RobNics - also die Entwicklung von Robotern anhand natürlicher Vorbilder - ist bei Tetra längst nicht mehr wegzudenken. Neben der Roboterratte wurde auch ein Roboterarm für Einsätze bei bis zu minus 160 Grad Celsius entwickelt (TA berichtete). Auch dieser bewegt sich nicht aufgrund eines detaillierten Steuerungsprogramms sehr menschenähnlich, sondern weil man sich bei der Armkonstruktion an der Biologie orientierte - also Federn, Seilzüge und Motoren anstelle natürlicher Muskeln verwendete.
Die Roboterratte übrigens hat nun zwar keine haifischartige Haut an den Greifern, dafür aber Krallen - ganz nach ihrem Vorbild aus der Natur..
Mein Kollege, der RoboterBald sind sie auch bei der Müllabfuhr, an der Hotelrezeption oder im Seniorenheim im Einsatz.
Hamburger Abendblatt, 17.05.2008 (Quelle)
Yvonne Scheller
Die Roboter kommen. Davon ist Zukunftsforscher Paul Saffo fest überzeugt. Der Amerikaner arbeitet beim Institute for the Future in Palo Alto und beschäftigt sich mit den Auswirkungen des Technologiewandels auf Unternehmen. In Robotern sieht er die nächste große Industrie, vergleichbar mit der Durchsetzung des PCs oder des World Wide Web. Vielleicht werde es noch fünf oder sieben Jahre dauern, doch alle Indikatoren weisen seiner Meinung nach ganz klar auf einen Siegeszug der Roboter hin.
Nun werden uns Roboter noch nicht morgen die Arbeitsplätze streitig machen, aber weltweit werden Möglichkeiten ausgelotet, die ihr Einsatz bietet. In Japan etwa wird die Entwicklung von Servicerobotern vorangetrieben, die zum Beispiel Sushi-Gerichte garnieren können, am Empfang sitzen oder Pflegebedürftige füttern. Eine seelenlose Maschine, die uns in unseren letzten Tagen begleitet? Selbst wenn es eine Art neuer „R2D2“ wäre, jener lustige kleine Kerl aus dem Science-Fiction-Film „Krieg der Sterne“, der Gedanke an einen Roboter-Einsatz bei Menschen in Senioren-Einrichtungen kann schon gemischte Gefühle auslösen. Doch auch die letzte Bastion des Menschen – die Gefühlswelt – soll bald nicht mehr diesem allein vorbehalten sein. In den Robotik-Laboren der Meiji-Universität am Rande von Tokio wird eifrig daran gearbeitet, einem Roboter Begriffe wie Angst, Ärger, Trauer, Glück, Überraschung und Ekel verständlich zu machen.
Japan ist in der Robotik-Forschung sehr aktiv, aber nicht allein. In Italien könnten Müllmänner ihren Job an klug programmierte Maschinen verlieren. Gerade in kleinen Ortschaften ist dort manche Gasse zu eng für Müllwagen. Deshalb wird nun der Einsatz von Müllrobotern getestet. Beim Projekt „DustBot“ sind zwei Versionen im Einsatz: „DustClean“ rollt von Haus zu Haus und saugt kleinen Abfall bis zu 20 Litern auf. Sein großer Bruder „DustCart“ kann mit einer Kapazität von 80 Litern ganze Müllsäcke schlucken.
In Russland droht derweil den Ordnungshütern maschinelle Konkurrenz. Polizeiroboter R.BOT 001 wurde vergangenes Jahr vorgestellt und ist mit fünf Kameras sowie einem Hilfe-Knopf für Passanten ausgestattet. Er soll einfache Anweisungen geben können, wie zum Beispiel, keinen Wodka auf der Straße zu trinken.
In den USA droht Auslandsagenten das Aus, denn gerade für das Militär ist die Robotik interessant. Im Auftrag der US Army arbeiten Wissenschaftler der University of Michigan College of Engineering an einem 15 Zentimeter großen, robotischen Spionageflugzeug nach dem Modell einer Fledermaus. Es soll über Miniatur-Radar, Strahlungs- und Giftgasdetektoren sowie Solarzellen verfügen.
Die Natur dient auch in Deutschland der Wissenschaft zum Vorbild. Biologisch inspirierte Robotik wird etwa an der Technischen Universität Ilmenau betrieben, wo gerade eine neue Generation von Kletterrobotern entsteht. „Im Unterschied zu Fensterreinigungsrobotern, die sich mittels Unterdruck an der Scheibe festsaugen, können unsere Roboter greifen und sich wie kleine Säugetiere festhalten“, erklärt Projektleiter Jörg Mämpel. Ausgestattet mit Kameras oder Sensoren sind sie in der Lage, Kabelund Rohrschächte hochzuklettern, „um Inspektionsarbeiten durchzuführen oder Gefahren abzuwehren, wenn etwa ein Gasleck droht“.
Auch Hamburgs Hochschulen forschen an dem Thema. So gibt es an der FH Wedel ein Labor für Robotik und Industrielle Bildverarbeitung, an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) beschäftigen sich Studenten im Fachbereich Maschinenbau und Produktion mit der Entwicklung und dem Test autonomer mobiler Roboter, und an der TU Harburg gibt es das Institut für Werkzeugmaschinen, Roboter und Montageanlagen. Kletterroboter "Ratnic" von TU Ilmenau mit entwickeltPressemitteilung Uni Magdeburg, 18.04.2008 (Quelle)
http://www.forschung-fuer-die-zukunft.de
Das Fachgebiet Biomechatronik stellt im Rahmen des Bionik-Gemeinschaftsstandes in Halle 2 am Stand D 46 das Verbundforschungsprojekt „InspiRat“ mit Prototyp „RatNic“ aus. Unter der Leitung von Prof. Dr. Hartmut Witte (Leiter des Fachgebietes Biomechatronik der Technischen Universität Ilmenau) entwickeln Thüringer und Stuttgarter Forscher gemeinsam mit einem Ilmenauer Unternehmen einen Kletterroboter, welcher Inspektionsaufgaben in Industrieanlagen oder schwer zugänglichen Bereichen übernehmen soll. “InspiRat – Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen“ lautet der offizielle Titel des Vorhabens, an dem Zoologen und Radiologen der Universität Jena, Stuttgarter Experten für Mikrohaftmechanismen des Max-Planck-Institutes (MPI) für Metallforschung, die Ilmenauer TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH mit den Biomechatronikern der Technischen Universität Ilmenau zusammenarbeiten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert das Gesamtprojekt über einen Zeitraum von drei Jahren.
Viele kleine Wirbeltiere sind gute Kletterer. Um die Prinzipien zu verstehen, die hinter dieser Fähigkeit stecken, werden in Jena die Grundlagen zur Biologie des Kletterns erforscht. Die Thüringer Exzellenz in diesem Wissenschaftsbereich wird durch die Bewilligung (Genehmigung, Finanzierung) einer weltweit einzigartigen biplanaren Hochgeschwindigkeits-Röntgenvideoanlage deutlich.
Ein erstes Funktionsmuster des Roboters RatNic wird auf der Hannovermesse 2008 gezeigt. Sie stimmen zuversichtlich, dass die Erkenntnisse der biologischen und technischen Grundlagenforschung in einen kletternden Inspektionsroboter zu übertragen sind. Zentrale Aufgabe ist die Integration von „intelligenten Mechanismen“ in die Maschine, um den erforderlichen Steuerungsaufwand zu minimieren und die Anzahl von energiebedürftigen Antrieben so gering wie möglich zu halten.
Gelingt die Umsetzung, wird ein Markt mit einem großen Potential erschlossen, so Dr.-Ing. Karguth von der Ilmenauer Tetra GmbH. Dieses mittelständige Unternehmen ist gleichrangig an der Entwicklung beteiligt und bringt jahrzehntelange Erfahrung bei der Entwicklung und dem Vertrieb von Automatisierungstechnik in das Projekt ein. Das Team von Dr. Karguth wird die technische Realisierung des Roboters wesentlich mitgestalten.
Standort Hannover Messe: Halle 2, Stand D 46
Kontakt Inspirat:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. med. (habil.) Hartmut Witte
Fachgebiet Biomechatronik
Institut für Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Mechanik
Technische Universität Ilmenau
Telefon +49 3677 69-2460 (Sekretariat)
Hartmut.Witte(at)tu-ilmenau.de
http://www.tu-ilmenau.de/inspirat
von Dipl.-Medienwiss. Sabine Jackisch am 18.04.2008
Rattenroboter und KraftprotzeZDF, 20.04.2008 (AUSZUG) Quelle
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Klettern wie eine Ratte
Er heißt "InspiRat" und hat die tierischen Vorbilder nicht nur im Namen: "Wir haben uns bei den Konstruktionsprinzipien an den Kletterkünsten der Ratte und anderer kleiner Wirbeltiere orientiert", erklärt Professor Stanislav Gorb vom Stuttgarter Max-Plack-Institut. "Sie können ihre Pfoten beim Klettern so spreizen und ihre Wirbelsäule so flexibel bewegen, dass sie an unterschiedlichsten Materialien senkrecht emporkriechen können."
Die Grundlagen zum Verständnis des Kletterprinzips lieferten Zoologen, die den Bewegungsapparat der Tiere per Röntgenvideo analysierten. Bionik nennt sich diese Wissenschaftsdisziplin, die versucht, die Komplexität biologischer Strukturen zu begreifen und für den Menschen nutzbar zu machen.
Von der Natur abgeschaut
Der Grund ist einfach: "Die Natur ist uns mit ihren Konstruktionsmechanismen Millionen Jahre voraus, denn sie hat bereits eine Vielzahl von Problemen evolutionstechnisch gelöst", sagt Gorb.
In fünf Jahren soll der Rattenroboter marktreif sein und für Inspektionsarbeiten inengen Kabelschächten oder Rohrleitungen eingesetzt werden. 3,45 Millionen Euro steckt das Bundesforschungsministerium in das Projekt. "Eine gute Investition", sagt Andreas Karguth von der Firma Tatra, "denn autonome Roboter sind die Technologie des 21. Jahrhunderts und ein rasant wachsender Markt."
... Senkrecht im ToilettenrohrIngenieure aus Thüringen haben eine Maschine gebaut, die klettern kann wie eine Ratte. Mit seinen Fähigkeiten übertrifft das Gerät bisherige Automaten bei weitem.
Ratten wimmeln von üblen Parasiten, hausen auf Mullhalden oder in dreckigen Kellerlöchern und verschmähen bei der Nahrungsaufnahme im Notfall weder Polstergarnituren noch Benzin.
Ausgerechnet dieses graue Geviech haben Roboterspezialisten aus der thüringischen Provinz jetzt zum Vorbild für ihre jüngste technische Schöpfung erkoren. Die Ingenieure profitieren von einer Fähigkeit des Nagetiers, die im Alltag zuhauf Verdruss hervorruft: Der in Deutschland vorwiegend verbreitete Plagegeist Rattus norvegicus kriecht noch in den hintersten Winkel und erklettert in Wohnhäusern auch mühelos senkrecht verlautende Toilettenrohre.
Solche Qualitäten müsste ein erfolgreicher Kletterroboter besitzen, dachte sich der Unternehmer Andreas Karguth. In einem gesichtslosen Neubau in der Kleinstadt Ilmenau ist es seiner Firma Tetra gelungen, einen Automaten mit jenen Fertigkeiten zu bauen, welche die Ratte zum gefürchteten Bewohner der Großstadt werden ließen.
Karguths „Ratnic" verfolgt freilich vergleichsweise hehre Ziele. Das kregle Gerät soll beispielsweise Kabelschächte hoch krabbeln, um mögliche Kurzschlüsse erst zu orten und dann zu reparieren. In übersichtlichem Gelände sind bereits etliche solche so genannten Inspektionsroboter unterwegs, uns ähnliche Aufgaben zu bewältigen. Doch keiner der plumpen Blechhaufen vermochte bislang eine Wand auch bei Hindernissen zu erklimmen.
So symbolisiert die 30 Zentimeter lange Roboterratte aus Thüringen einen Quantensprung in der Robotikbranche. Denn bisher fielen die vielfältigen Versuche, Vorbilder aus der Natur in funktionierende Produkte umzuwandeln, eher enttäuschend aus.
Dabei erschien der Begriff Bionik zunächst wie eine große Verheißung: Der Mensch werde sich an den ebenso genialen wie reichlich vorhandenen Kreationen seiner Umwelt bedienen wie in einem Warenhaus, orakelten schon vor Jahren allzu optimistische Wissenschaftler. Doch die erwartete Fülle an Neuerungen blieb aus. "Es macht einfach keinen Sinn. biologisehe Vorlagen eins zu eins kopieren zu wollen", mahnt Robotiker Karguth. So ist auch die Ilmenauer Inspektionsratte keine detailgenaue Nachbildung ihres natürlichen Vorbilds. Karguth: „Wir wollten nur die natürlichen Bewegungen der
Nager nachahmen und haben uns gefragt: Wie können wir unser System auf das bloße Funktionsprinzip der Ratte reduzieren?"
Dazu mussten die Forscher freilich erst einmal das wahre Wesen des übel beleumundeten Säugetiers durchleuchten. Mit einem speziellen Röntgenapparat des Universitätsklinikums Jena entlarvte das thüringische Team die Besonderheiten des agilen Schädlings. So benutzt die Ratte ihre Wirbelsäule als Antriebssystem, mit dem sie ihren massigen Hinterleib nachzieht.
Anders als in der Robotik bislang meist üblich hat Karguths Mannschaft wenig Mühe in das Steuerungsprogramm investiert, dafür aber umso mehr in die mechanische Struktur des Geräts. Die Elastizität des Archetyps mit seinen Muskeln, Bändern und Sehnen erlangt der elektrische Wiedergänger durch elastisch verkoppelte Gelenke und Seilzuge.
„Wir wollten einen ganz leichten Körper mit vier Beinen schaffen", erläutert der Vater der Roboterratte, „der sich überall hinbewegen und Stürze aus mehreren Metern Höhe aushallen kann." Nach derzeitigem Stand wiegt das Elektrotier drei Kilogramm - die Konstrukleure bosselten mit ähnlichem Ehrgeiz wie Radprofis, die jedes überflüssige Gramm an ihren Rennmaschinen eliminieren.
Angetrieben wird der Roboter von mehreren Elektromotoren. Sensoren überwachen die Beine und Gelenkstellungen. „Die Antriebssteuerung ist so ausgelegt, dass der Roboter gefühlvoll, aber mit sicherem Griff zuzugreifen vermag", versichert Karguth.
Am stärksten plagte die Schöpfer die Sorge, ihre Kreation könnte bei Widerständen und Unebenheiten im Untergrund umkippen oder aus dem Tritt geraten. „Selbststabilisierung ist unerlässlich", betont Karguth.
Dies gilt nicht nur für den thüringischen Rattenroboter, sondern für alle vierbeinigen Automaten. Der amerikanische Roboterhersteller Boston Dynamics etwa stellte die Trittsicherheit seines „BigDog" mit einer besonderen Demonstration unter Beweis: Das surreale Kunstgeschöpf mit vier schwarzen Dobermann-Beinen und einem Oberkörper aus Metall tapert in einem Werbespot durch Schnee und über Gestein, traktiert von gelegentlichen Tritten der Mitarbeiter. Nur für einen kurzen Moment gerät BigDog aus der Balance, dann fängt sich der mechanische Rüde rasch wieder - wie ein lebender Organismus.
Auch die vergleichsweise filigrane Metallratte aus Thüringen musste schon diverse Härtetests überstehen. Mancher Seilzugriss dabei, einige Gelenke versagten ihren Dienst. Chefentwickler Karguth hat dabei erkannt: „Es ist nicht leicht, einem so widerstandsfähigen Tier wie der Ratte gerecht zu werden."
FRANK THADEUSZ Verbundforschungsprojekt „InspiRat“Viele Bereiche unserer selbst geschaffenen Umwelt sind für den Menschen schwer zu erreichen oder der Aufenthalt dort (in ihr) ist schlichtweg gefährlich. Unter der Leitung von Prof. Dr. Hartmut Witte (Leiter des Fachgebietes Biomechatronik der Technischen Universität Ilmenau) entwickeln Thüringer und Stuttgarter Forscher gemeinsam mit einem Ilmenauer Unternehmen einen Kletterroboter, welcher Inspektionsaufgaben in Industrieanlagen oder schwer zugänglichen Bereichen übernehmen soll. “InspiRat – Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen“ lautet der offizielle Titel des Vorhabens, an dem Zoologen und Radiologen der Universität Jena, Stuttgarter Experten für Mikrohaftmechanismen des Max-Planck-Institutes (MPI) für Metallforschung, die Ilmenauer TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH mit den Biomechatronikern der Technischen Universität Ilmenau zusammenarbeiten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert das Gesamtprojekt über einen Zeitraum von drei Jahren.
Viele kleine Wirbeltiere sind gute Kletterer. Um die Prinzipien zu verstehen, die hinter dieser Fähigkeit stecken, werden in Jena die Grundlagen zur Biologie des Kletterns erforscht. Die Thüringer Exzellenz in diesem Wissenschaftsbereich wird durch die Bewilligung (Genehmigung, Finanzierung) einer weltweit einzigartigen biplanaren Hochgeschwindigkeits-Röntgenvideoanlage deutlich.
Ein erstes Funktionsmuster des Roboters RatNic wird auf der Hannovermesse 2008 und bei der Ausstellung „Prototypen – Bionik und der Blick auf die Natur“ der Stiftung Brandenburger Tor gezeigt. Sie stimmen zuversichtlich, dass die Erkenntnisse der biologischen und technischen Grundlagenforschung in einen kletternden Inspektionsroboter zu übertragen sind. Zentrale Aufgabe ist die Integration von „intelligenten Mechanismen“ in die Maschine, um den erforderlichen Steuerungsaufwand zu minimieren und die Anzahl von energiebedürftigen Antrieben so gering wie möglich zu halten.
Gelingt die Umsetzung, wird ein Markt mit einem großen Potential erschlossen, so Dr.-Ing. Karguth von der Ilmenauer Tetra GmbH. Dieses mittelständige Unternehmen ist gleichrangig an der Entwicklung beteiligt und bringt jahrzehntelange Erfahrung bei der Entwicklung und dem Vertrieb von Automatisierungstechnik in das Projekt ein. Das Team von Dr. Karguth wird die technische Realisierung des Roboters wesentlich mitgestalten.
Laufzeit: 01.10.2006 – 30.09.2009
Projektumfang: 3,45 Mio. Euro
Kontakt:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. med. (habil.) Hartmut Witte
Fachgebiet Biomechatronik
Institut für Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Mechanik
Technische Universität Ilmenau
Telefon +49-3677-69-2460 (Sekretariat)
Hartmut.Witte(at)tu-ilmenau.de
http://www.tu-ilmenau.de/inspirat Roboter lernen klettern - Ingenieure bauen erstes Modell zu WartungszweckenSAT+KABEL, 03.01.2008, 03:00 Uhr (Quelle)
(Uwe Frost) Andreas Karguth ist seinem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Etwas mehr als ein halbes Jahr hat es gedauert, bis der Ingenieur aus Ilmenau mit seinem Team eine wichtige Phase seiner Arbeiten an dem Forschungsprojekt InspiRat abgeschlossen hat.
Ergebnis ist ein erstes Funktionsmodell eines Roboters, der senkrecht nach oben klettern kann. "Wir liegen voll im Plan", sagt Karguth, Geschäftsführer der Tetra Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH Ilmenau.
Was das Gerät einmal leisten soll, darüber hat der Ingenieur sehr konkrete Vorstellungen. Vor allem soll es sich an senkrechten Kabelbäumen oder Rohrleitungen entlang hangeln können. Ausgestattet mit Sensoren, Kameras oder kleinen Werkzeugen könnte er in engen Kabel- und Rohrschächten von Hochhäusern ebenso wie in Rohleitungssystemen von Chemieanlagen Inspektions- und Wartungsarbeiten vornehmen.
Als Vorbild für den Roboter hätte sich Karguth den Affen gewünscht, denn "beim Affen laufen alle Bewegungen wirklich perfekt ab". Aber das sei im Moment technisch nicht zu bewältigen. Das jetzt gebaute Funktionsmodell ähnelt daher einer Ratte: ein kleiner, leichter Kopf für die Sensoren oder Kameras, großes Hinterteil mit Antrieb und Elektronik. Beim Klettern folgen - ähnlich wie bei einem Turner an der Kletterstange - die Hinterbeine den Vorderbeinen. Dafür genügen dem Modell sieben Motoren. Das ganze Gerät ist etwa 30 Zentimeter lang, wiegt 1,3 Kilogramm, und die Energie der mitgeführten Batterien reicht für eine knappe Stunde.
Um das Modell testen zu können, hat Karguth eine kleine Kletterwand mit sich verzweigenden Kabelbäumen und Rohrleitungen gebaut. "Bei der Bewegungsgeschwindigkeit, der Kletterfähigkeit und der Haftfähigkeit liegen wir im Zielkorridor", sagt Karguth. Jetzt gehe es darum, das Modell zu optimieren und Materialien zu testen. Bis Ende dieses Jahres sollen verschiedene Anwendungsszenarien für den Einsatz des weitgehend autonom agierenden Roboters getestet werden. Dazu wird das Modell um elektronische Komponenten wie Kameras und Sensortechnik ergänzt. Ein weiteres Jahr später, wenn das vom Bundesforschungsministerium mit 3,45 Millionen Euro geförderte Projekt ausläuft, will Karguth ein voll funktionsfähiges Demonstrationsmodell entwickelt und gebaut haben.
Welche technischen Probleme zu lösen sind, erläutert Karguth am Haftverhalten. Der Roboter muss so fest zugreifen können, dass er nicht rutscht, aber wiederum nicht so fest, dass er die Leitungen beschädigt. "Wir brauchen also ein Material, das Rutschen verhindert, es zugleich aber ermöglicht, die Umklammerung zu lösen, um weiterklettern zu können. Auch muss es mit verschmutzten, nassen Oberflächen klar kommen", beschreibt der Ingenieur die Anforderungen. "Am besten geeignet ist das Material, das auch auf den Handschuhen eines Fußballtorwarts aufgebracht ist", fasst Karguth seine Experimente zusammen.
Auch die Energieversorgung ist ein Problem. Bei seiner Größe braucht der Roboter kompakte, leichte, aber leistungsfähige Batterien. Mit einem der Natur abgeschauten Trick wird die zur Verfügung stehende Energie optimal ausgenutzt. "Die Natur ist der beste Energieverbrauchsverhinderer", sagt Karguth. Energie erhalten zum Beispiel Muskeln nur dann, wenn sie tatsächlich gebraucht werden und sie erhalten nur so viel, wie unbedingt notwendig ist, um eine Bewegung auszuführen. "Wir machen es ähnlich und schalten die Robotersysteme, die gerade nicht benötigt werden, sofort stromlos."
Karguths Firma Tetra vertritt innerhalb des Verbundprojektes InspiRat gewissermaßen den industriellen Part. Wichtige Impulse erhalten die Ingenieure von den beteiligten Wissenschaftlern der Technischen Universität Ilmenau, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Max-Planck-Instituts für Metallforschung Stuttgart. So untersuchen die Jenaer Wissenschaftler mit einer hoch auflösenden Röntgen-Videoanlage die Bewegungsmuster der Ratte. Die Stuttgarter steuern Forschungen zu Kraft und Greifmechanismen bei. Die TU Ilmenau beteiligt sich mit Mess- und Sensortechnik an den Forschungen. Ein serienreifes Gerät wird es am Ende der Projektdauer aber nicht geben, sagt Karguth: "Dazu sind noch einmal drei bis fünf Jahre nötig." Roboter lernen kletternad-hoc.news.de - 02.01.08 10:48 (Quelle)
Andreas Karguth ist seinem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Etwas mehr als ein halbes Jahr hat es gedauert, bis der Ingenieur aus Ilmenau mit seinem Team eine wichtige Phase seiner Arbeiten an dem Forschungsprojekt InspiRat abgeschlossen hat. Ergebnis ist ein erstes Funktionsmodell eines Roboters, der senkrecht nach oben klettern kann.
Ilmenau (ddp-lth). Andreas Karguth ist seinem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Etwas mehr als ein halbes Jahr hat es gedauert, bis der Ingenieur aus Ilmenau mit seinem Team eine wichtige Phase seiner Arbeiten an dem Forschungsprojekt InspiRat abgeschlossen hat. Ergebnis ist ein erstes Funktionsmodell eines Roboters, der senkrecht nach oben klettern kann. «Wir liegen voll im Plan», sagt Karguth, Geschäftsführer der Tetra Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH Ilmenau.
Was das Gerät einmal leisten soll, darüber hat der Ingenieur sehr konkrete Vorstellungen. Vor allem soll es sich an senkrechten Kabelbäumen oder Rohrleitungen entlang hangeln können. Ausgestattet mit Sensoren, Kameras oder kleinen Werkzeugen könnte er in engen Kabel- und Rohrschächten von Hochhäusern ebenso wie in Rohleitungssystemen von Chemieanlagen Inspektions- und Wartungsarbeiten vornehmen.
Als Vorbild für den Roboter hätte sich Karguth den Affen gewünscht, denn «beim Affen laufen alle Bewegungen wirklich perfekt ab». Aber das sei im Moment technisch nicht zu bewältigen. Das jetzt gebaute Funktionsmodell ähnelt daher einer Ratte: ein kleiner, leichter Kopf für die Sensoren oder Kameras, großes Hinterteil mit Antrieb und Elektronik. Beim Klettern folgen - ähnlich wie bei einem Turner an der Kletterstange - die Hinterbeine den Vorderbeinen. Dafür genügen dem Modell sieben Motoren. Das ganze Gerät ist etwa 30 Zentimeter lang, wiegt 1,3 Kilogramm, und die Energie der mitgeführten Batterien reicht für eine knappe Stunde.
Um das Modell testen zu können, hat Karguth eine kleine Kletterwand mit sich verzweigenden Kabelbäumen und Rohrleitungen gebaut. «Bei der Bewegungsgeschwindigkeit, der Kletterfähigkeit und der Haftfähigkeit liegen wir im Zielkorridor», sagt Karguth. Jetzt gehe es darum, das Modell zu optimieren und Materialien zu testen. Bis Ende dieses Jahres sollen verschiedene Anwendungsszenarien für den Einsatz des weitgehend autonom agierenden Roboters getestet werden. Dazu wird das Modell um elektronische Komponenten wie Kameras und Sensortechnik ergänzt. Ein weiteres Jahr später, wenn das vom Bundesforschungsministerium mit 3,45 Millionen Euro geförderte Projekt ausläuft, will Karguth ein voll funktionsfähiges Demonstrationsmodell entwickelt und gebaut haben.
Welche technischen Probleme zu lösen sind, erläutert Karguth am Haftverhalten. Der Roboter muss so fest zugreifen können, dass er nicht rutscht, aber wiederum nicht so fest, dass er die Leitungen beschädigt. «Wir brauchen also ein Material, das Rutschen verhindert, es zugleich aber ermöglicht, die Umklammerung zu lösen, um weiterklettern zu können. Auch muss es mit verschmutzten, nassen Oberflächen klar kommen», beschreibt der Ingenieur die Anforderungen. «Am besten geeignet ist das Material, das auch auf den Handschuhen eines Fußballtorwarts aufgebracht ist», fasst Karguth seine Experimente zusammen.
Welche technischen Probleme zu lösen sind, erläutert Karguth am Haftverhalten. Der Roboter muss so fest zugreifen können, dass er nicht rutscht, aber wiederum nicht so fest, dass er die Leitungen beschädigt. «Wir brauchen also ein Material, das Rutschen verhindert, es zugleich aber ermöglicht, die Umklammerung zu lösen, um weiterklettern zu können. Auch muss es mit verschmutzten, nassen Oberflächen klar kommen», beschreibt der Ingenieur die Anforderungen. «Am besten geeignet ist das Material, das auch auf den Handschuhen eines Fußballtorwarts aufgebracht ist», fasst Karguth seine Experimente zusammen.
Auch die Energieversorgung ist ein Problem. Bei seiner Größe braucht der Roboter kompakte, leichte, aber leistungsfähige Batterien. Mit einem der Natur abgeschauten Trick wird die zur Verfügung stehende Energie optimal ausgenutzt. «Die Natur ist der beste Energieverbrauchsverhinderer», sagt Karguth. Energie erhalten zum Beispiel Muskeln nur dann, wenn sie tatsächlich gebraucht werden und sie erhalten nur so viel, wie unbedingt notwendig ist, um eine Bewegung auszuführen. «Wir machen es ähnlich und schalten die Robotersysteme, die gerade nicht benötigt werden, sofort stromlos.»
Karguths Firma Tetra vertritt innerhalb des Verbundprojektes InspiRat gewissermaßen den industriellen Part. Wichtige Impulse erhalten die Ingenieure von den beteiligten Wissenschaftlern der Technischen Universität Ilmenau, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Max-Planck-Instituts für Metallforschung Stuttgart. So untersuchen die Jenaer Wissenschaftler mit einer hoch auflösenden Röntgen-Videoanlage die Bewegungsmuster der Ratte. Die Stuttgarter steuern Forschungen zu Kraft- und Greifmechanismen bei. Die TU Ilmenau beteiligt sich mit Mess- und Sensortechnik an den Forschungen. Ein serienreifes Gerät wird es am Ende der Projektdauer aber nicht geben, sagt Karguth: «Dazu sind noch einmal drei bis fünf Jahre nötig.»
(ddp)
Unter die Haut geschautJenaer Forscher untersuchen Klettertechniken von Tieren
Von Hartmut Schade (13.06.2007 Deutschlandradio)
Robotik. - Laufen können Roboter mittlerweile ganz gut. Thüringer Wissenschaftler wollen ihnen jetzt auch das Klettern beibringen. Inspirieren lassen sie sich dabei von Bewegungen im Tierreich: von Ratte, Faultier oder Chamäleon. Um den Kletterkünstlern unter die Haut zu schauen, wurde dazu jetzt in Jena eine weltweit einzigartige Röntgenvideoanlage in Betrieb genommen.
Hinz und Kunz kommen leider zu spät, um Anna Amalia zu helfen. Doch Brandkatastrophen wie die der Weimarer Anna Amalia Bibliothek sollen künftig dank Hinz und Kunz verhindert werden, sagt der Ilmenauer Biomechatronik-Professor Hartmut Witte.
Bisschen getrieben ist das von den Brandereignissen in der Anna Amalia Bibliothek. So was wollen wir nicht noch mal erleben.
Seine Vision: Kletterroboter sollen künftig Kabelschächte inspizieren, um defekte rechtzeitig zu finden. Und deshalb klettern die beiden Ratten Hinz und Kunz sowie Chamäleon Leon ein daumendickes Seil hoch und runter. Beobachtet von vier Röntgen- und zwei Videokameras. 1000 Bilder pro Sekunde nimmt jede der Röntgenkameras auf. Diese nehmen den Kletterer von allen Seiten ins Visier.
Kletterbewegungen sind dreidimensionale Bewegungen, anders als Laufbewegungen. Das heißt, sie müssen aus den Raumrichtungen aufzeichnen, um diese Bewegungen nachvollziehen zu können,
erklärt der Jenaer Zoologe Professor Martin S. Fischer. Durch die Röntgenkameras können die Wissenschaftlern Ratte, Chamäleon, Faultier oder Hörnchen unter die Haut blicken, sehen wie sich ihre Knochen, Bänder, Sehnen bewegen. Angst vor einer tödlichen Strahlendosis müssen die Tiere nicht haben. Zum einen dauert die Aufnahme einer Kletteraktion nur drei, vier Sekunden. Zum zweiten ist die Strahlung relativ schwach.
Natürlich können wir auch auf reinen Knochenbetrieb, wenn man so will, stellen. So wie man das aus dem Röntgen kennt, dass man die Knochen sieht. Sehr harte Strahlung. Aber bei weicher Strahlung können wir tatsächlich auch zum Beispiel die Achillessehne eindeutig darstellen. Wir können die Verkürzung und Verlängerung der Achillessehne zeigen. Das in dieser hohen Frequenz zeigen, ist auch einmalig.
Und nötig. Die kleinen Kletterkünstler bewegen ihre Füße bis zu achtmal in der Sekunde. Die einzelnen Bewegungen beim Klettern dauern oft nur Millisekunden. Um das Zusammenspiel von Zehen, Fuß, Gelenkstellung bis hin zu den Bewegungen der Wirbelsäule herauszufinden, bleibt den Forschern nur der Blick unter die Haut, um hinter die Geheimnisse des perfekten Kletterns zukommen. Und das ist nicht bei Projektnamensgeber Ratte, sondern auch beim Chamäleon so.
Das Chamäleon hat an Händen und Füßen wirklich Greifzangen. Zwei Zehen auf der einen Seite, drei auf der anderen Seite. Damit kann das Chamäleon sogar rechtwinklig zum Ast sich stellen. Zweiter wichtiger Punkt: Sie können auf einem Ast schnell rennen. Drittens: Sie können als Krallenkletterer an Oberflächen hoch, die wenigstens ein Minimum an Verankerungsmöglichkeiten bieten.
Ob nun die komplexen Greifstrategien des Chamäleons das Rennen machen oder die vergleichsweise simple Klammerkonstruktion des Faultiers oder die Krallenkletterer wie Ratte und Hörnchen, ist offen und wird auch von den Einsatzbedingungen des Kletterroboters abhängen, sagt Hartmut Witte:
Wir haben zwei so genannte Applikationsszenarien in Gebäuden. Einmal ganz alte Gebäude, Schlösser, Burgen. Einmal ganz neue Gebäude, da haben wir den JenTower.
Egal ob eine der alten Saaleburgen oder das alte Uni-Gebäude, das zum Bürogebäude umgemodelt wurde - überall gibt es enge Schächte, in die kein Mensch mehr reinkommt. Und wenn in ihnen Elektrokabel vor sich hinrotten, dann kommt es mitunter zur Katastrophe wie bei der Anna-Amalia-Bibliothek. Doch die hofft Hartmut Witte künftig zu verhindern - danke der Kletterkünste von Hinz, Kunz und Leon.
© 2007 Deutschlandradio
Seitenanfang Der Blick unter die HautUniversität Jena nimmt weltweit einmalige Röntgenvideoanlage in Betrieb
TLZ, 21.02.2007
Jena. (tlz) Leon ist. ein Pionier. Das etwa 20 Zentimeter lange Chamäleon sitzt auf einer Kletterstange und wird beobachtet. Doch nicht nur die gespannten Augenpaare der umstehenden Zoologen der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben Leon im Visier. Das Chamäleon, das sich - die Kletterstange fest umklammernd - langsam vorwärts bewegt, ist das erste Tier, das die Jenaer Forscher dabei mit einer weltweit ein zigartigen Röntgenvideoanlage filmen. „Uns interessieren Leons Bewegungen vor allem beim Klettern", erläutert Dr. Manuela Schmidt. Dazu steht der Zoologin und ihren Kollegen vom Insti tut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie nun die leistungsfähigste Röntgenvideoanlage zur Untersuchung von Tierbewegungen zur Verfügung, die es weltweit gibt. Bis zu 1000 Bilder pro Sekunde nimmt jede der vier Kameras der raumfüllenden Anlage auf. Damit erfassen die Forscher jede noch so schnelle Bewegung ihrer vierbeinigen Untersuchungsobjekte.
Doch nicht allein die Schnelligkeit macht die rund 1,5 Millionen Euro teure Spezialanfertigung zu einem weltweit einmaligen Forschungsgerät. Vor allem die hohe räumliche Auflösung versetzt die Forscher in Aufregung. „Die Bilder werden gleichzeitig in zwei Ebenen aufgenommen, die wiederum frei wählbar sind", so Prof. Dr. Martin Fischer. „Damit werden wir Aufnahmen bekommen, die so noch niemand gesehen hat", freut sich der Inhaber des Lehrstuhls für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Jenaer Universität, der in der Bewegungsforschung von Tieren seinen Forschungsschwer punkt hat.
Derzeit interessiert ihn und seine Kollegen vor allem der Bewegungsapparat von Ratten und anderen Kletterern. Ihr Know-how bringen die Jenaer Zoologen um Prof. Fischer in ein aktuelles Bionik-Forschungsprojekt ein, das das Bundesforschungsministerium (BMBF) in den kommenden drei Jahren mit insgesamt 3,45 Millionen Euro unterstützt. Ziel von „InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" - so der offizielle Projekttitel - ist es, einen Kletterroboter zu entwickeln. „Vorbild für diesen künstlichen Kletterer ist die Ratte, die sich in engen Schächten und Röhren hervorragend bewegen kann", begründet Prof. Fischer die Wahl.
Eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung eines solchen Kletterroboters ist die möglichst detaillierte Analyse der Bewegungen beim Klettern. Und die kann der Forschungsverbund unter der Federführung von Prof. Dr. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau, dank der neuen Videoanlage jetzt vornehmen. Entwickelt wurde sie von Wissenschaftlern des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie der Universität Jena und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser, Zoologen um Prof. Fischer und der Siemens AG.
Den ersten Prototypen des kletternden Roboters, der künftig eingesetzt werden könnte, um etwa Aufzugs- oder Versorgungsschächte zu inspizieren, wollen die Forscher des Verbundprojektes bereits Ende 2007 vorlegen. „Ein marktreifes Produkt erwarten wir in etwa drei Jahren", so Prof. Fischer.
Kletterroboter - Elektrotiere inspizieren SchornsteineHANDELSBLATT, Donnerstag, 9. November 2006, 11:00 Uhr (Quelle)
Von Stefan Merx
Von Ratten lernen? Eine Gruppe Thüringer Forscher und Maschinenbauer kennt da keine Berührungsängste: Die Wissenschaftler aus Jena und Ilmenau entwickeln zusammen mit Industriepartnern einen Kletterroboter, bei dessen Konstruktion die Tierwelt Pate steht.
KÖLN. „Inspirat“ nennt sich das Bionik-Gerät – ein schmeichelhafte Kurzform für Inspektionsratte. „Unser Roboter soll Dinge tun, die Menschen nicht möglich sind“, sagt Andreas Karguth, Geschäftsführer der Ilmenauer Firma Tetra, die das etwa 30 Zentimeter große Elektrotier bauen will. Die Firma für Sensorik, Robotik und Automation ist darauf spezialisiert, Erkenntnisse aus der Biologie im Maschinenbau zu nutzen – etwa in Form von Roboterarmen mit elastischen Gelenken.
„Kanalroboter, die durch horizontale Rohre rollen, laufen oder krabbeln, gibt es schon“, sagt Karguth. Doch wenn es steil nach oben geht, hinken Roboter der Natur noch weit hinterher. „Das ist die Nische, die wir besetzen wollen: Ein Kletterroboter, der sich in Kabelschächten oder Aufzügen hochhangelt, indem er Stützen und Leitungen umgreift – wie ein Äffchen.“
Ob Primat oder Ratte – der kleine künstliche Kletterer soll sich in allen möglichen Schächten zurechtfinden. Auch Schiffe, Industrie- oder Bahnanlagen seien als Einsatzort denkbar. „Wir zielen aber zunächst auf den Einsatz in Gebäuden“, sagt Karguth. In Hochhäusern könne der Roboter Versorgungsleitungen inspizieren oder in alten Schlössern, deren Baupläne keiner kennt, den Verlauf von Rohren und Schächten erkunden.
Der Markt der tierisch inspirierten Robo-Helfer ist noch jung. So zählt der US-Fachverband International Federation of Robotics erst 275 Systeme, die weltweit Kanäle inspizieren – Tendenz aber stark steigend. „Die tatsächlichen Zahlen dürften darüber liegen“, vermutet Martin Hägele, Leiter Robotersysteme am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung. Er attestiert biologisch inspirierten Robotern interessante Absatz-Perspektiven.
Lesen Sie weiter auf Seite 2: Die Ratten-Roboter können Leckstellen an Elektrokabeln entdecken.
Der neue Ratten-Roboter aus Thüringen soll sich aber nicht durch Kloaken kämpfen: Ausgestattet mit Sensoren könne das bis zu zwei Kilogramm schwere Gerät stattdessen Leckstellen an Elektrokabeln detektieren – ein Beitrag zum vorbeugenden Brandschutz. „Wie das Gerät später ausstattet wird, ist noch offen. Uns geht es zunächst um die Bewegungsplattform“, sagt Maschinenbau-Ingenieur Karguth. Er hat ein interdisziplinär besetztes Wissenschaftler-Team im Rücken: Projektleiter Hartmut Witte, Professor für Biomechatronik an der TU Ilmenau, arbeitet eng zusammen mit Zoologen und Radiologen der Universität Jena und dem Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart. Das Bundesforschungsministerium fördert das Bionik-Projekt mit 3,45 Mill. Euro. In fünf Jahren, schätzt Karguth, sei der Prototyp fertig.
Um dem vierbeinigen Roboter das Klettern beizubringen, schaut das Team zunächst, welche Lösungen die Natur zu bieten hat. Jeder Kletterer kennt das Problem: Je steiler es aufwärts geht, umso näher rückt der Körper automatisch an das Hindernis. Allerdings werden dadurch die kontrollierten Bewegungen von Armen und Beinen erschwert. Die Natur löst dieses Problem mit unterschiedlichen Tricks, die aber auf ähnlichen Prinzipien beruhen. Genau die wollen die Bewegungsforscher auf Inspirat übertragen.
Die Durchleuchtung einer Ratte mit hochfrequenten Röntgenstrahlen liefert die Basis: An der Universität Jena kommt dafür eine bislang weltweit einmalige Röntgenvideoanlage von Siemens zum Einsatz. Sie nimmt Bewegungen des Tiers hochauflösend mit bis zu 500 Bildern in der Sekunde auf – und das aus zwei Raumrichtungen. „Damit können wir den Ratten unter die Haut schauen und erstmals die Bewegungen der Gliedmaßen und des gesamten Skeletts in bisher nie gekannter Auflösung erforschen“, sagt Martin Fischer, Professor am Jenaer Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie.
Seit über 15 Jahren arbeiten Fischer und Witte in der Bewegungsforschung zusammen: Die in Jena erforschten Grundlagen zur Biologie des Kletterns wird Witte in Ilmenau in die Bionik überführen. Hinzu kommen Erkenntnisse vom Max-Planck-Institut aus Stuttgart: Beteiligt ist dort Stanislav Gorb, der seit Jahren der Haftkraft von Geckofüßen auf der Spur ist. „Gerade, was Bionik betrifft, sind deutsche Wissenschaftler weit vorne“, sagt Tetra-Chef Karguth.
Seitenanfang Bionik in Thüringen: Wenn der Roboter klettert wie eine RatteVBiO ... NEWS... , 03.11.2006 (Quelle)
Es gibt viele Regionen, die sind für den Menschen einfach nicht zugänglich oder viel zu gefährlich. Dann greift man gerne auf Roboter zurück. Doch diese sind längst nicht so weit entwickelt, wie es Science-Fiction-Filme vorgaukeln. Vor allem wenn es steil nach oben geht, hinken Roboter der Natur noch weit hinterher.
Dies will ein neues Projekt ändern, bei dem Thüringer Wissenschaftler einen Kletterroboter entwickeln und gemeinsam mit der Industrie bauen wollen, für den selbst steile Anstiege kein Problem darstellen werden. Für dieses Thüringer Bionik-Projekt hat das Bundesforschungsministerium (BMBF) jetzt 3,45 Millionen Euro für drei Jahre zur Verfügung gestellt. Bei "InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" - so der offizielle Projekttitel - arbeiten unter der Federführung von Prof. Dr. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau, Zoologen und Radiologen der Universität Jena, das Max-Planck-Institut (MPI) für Metallforschung in Stuttgart und die TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH in Ilmenau zusammen.
Jeder Kletterer kennt das Problem: Je steiler es aufwärts geht, umso näher rückt der Körper automatisch an das Hindernis, wodurch wiederum die kontrollierten Bewegungen von Armen und Beinen erschwert werden. Die Natur löst dieses Problem mit unterschiedlichen Verfahren, die aber auf ähnlichen Prinzipien beruhen. Diese Prinzipien wollen die Thüringer Forscher der Natur abschauen und auf den vierbeinigen Roboter übertragen. "Inspirat", so der vorläufige Name des Roboters, verweist auf die "Inspiration durch die Ratte". Und wie diese soll der kleine künstliche Kletterer sich zukünftig in allen möglichen Schächten zurechtfinden. In Aufzugsschächten von Hochhäusern inspiziert der Roboter Versorgungsleitungen oder in Schlössern ohne Baupläne den Verlauf von Rohren und Schächten. "Der Markt für einen möglichen Einsatz ist weit und birgt enormes wirtschaftliches Potenzial", weiß Dr. Andreas Karguth von der TETRA Gesellschaft.
In Jena werden vor allem die Grundlagenerkenntnisse zur Biologie des Kletterns für das Gemeinschaftsprojekt erforscht. Dazu bringen Prof. Dr. Martin S. Fischer und Prof. Dr. Hartmut Witte jahrzehntelange Erfahrungen in der Bewegungsforschung mit, arbeiten sie doch bereits seit über 15 Jahren zusammen. Das neue Projekt ermöglicht jedoch einen weiteren Fortschritt, denn nun kann eine hochfrequente Röntgenvideoanlage beschafft werden, die bislang weltweit einzigartig ist. Der Prototyp im Wert von rund 1,5 Millionen Euro ermöglicht es, auf einem großen Röntgenschirm mit einen Durchmesser von 45 cm Bewegungen hochauflösend mit bis zu 500 Bildern in der Sekunde (!) aus zwei Raumrichtungen, also biplanar, aufzunehmen. Damit können die Jenaer Forscher den Tieren unter die Haut schauen und erstmals die Bewegungen der Gliedmaßen und des gesamten Skeletts in bisher nie gekannter Auflösung erforschen. Die Anlage wurde vom Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser sowie den Zoologen der Universität Jena mit der Siemens AG entwickelt. "Das intelligente Herz dieser einmaligen Anlage ist der Radiologe Dr. Alexander Petrovitch", unterstreicht Fischer die Bedeutung der Kooperation.
Prof. Dr. Hartmut Witte von der TU Ilmenau wird die zoologischen Erkenntnisse der Jenaer in die Technische Biologie und Bionik überführen. Der deutschlandweit einzige Professor für Biomechatronik hat eben solche langjährigen Erfahrungen in der Entwicklung von Robotern wie Prof. Dr. Stanislav N. Gorb vom Stuttgarter MPI bei der Untersuchung von Mikrohaft- und -greifmechanismen. All diese vereinten Erkenntnisse sollen dann von der TETRA GmbH in ein Produkt umgesetzt werden, "das auf diesem zukunftsträchtigen Markt eine große Chance haben wird", wie Witte zuversichtlich betont.
Kontakt:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. med. (habil.) Hartmut Witte
Institut für Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Mechanik
Technische Universität Ilmenau
Univ.-Prof. Dr. Martin S. Fischer
Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit
Phyletischem Museum Friedrich-Schiller-Universität Jena Hochauflösender Röntgenblick unter die Haut(innovations-report.de 20.02.2007)
Zoologen der Universität Jena nehmen weltweit einmalige Röntgenvideoanlage in Betrieb
Leon ist ein Pionier. Das etwa 20 Zentimeter lange Chamäleon sitzt auf einer Kletterstange und wird beobachtet. Doch nicht nur die gespannten Augenpaare der umstehenden Zoologen der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben Leon im Visier. Das Chamäleon, das sich - die Kletterstange fest umklammernd - langsam vorwärts bewegt, ist das erste Tier, das die Jenaer Forscher dabei mit einer weltweit einzigartigen Röntgenvideoanlage filmen.
"Uns interessieren Leons Bewegungen vor allem beim Klettern", erläutert Dr. Manuela Schmidt. Dazu steht der Zoologin und ihren Kollegen vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie nun die leistungsfähigste Röntgenvideoanlage zur Untersuchung von Tierbewegungen zur Verfügung, die es derzeit weltweit gibt. Bis zu 1 000 Bilder pro Sekunde nimmt jede der vier Kameras der raumfüllenden Anlage auf. Damit erfassen die Forscher jede noch so schnelle Bewegung ihrer vierbeinigen Untersuchungsobjekte.
Doch nicht allein die Schnelligkeit macht die rund 1,5 Millionen Euro teure Spezialanfertigung zu einem weltweit einmaligen Forschungsgerät. Vor allem die hohe räumliche Auflösung versetzt die Forscher in Aufregung. "Die Bilder werden gleichzeitig in zwei Ebenen aufgenommen, die wiederum frei wählbar sind", so Prof. Dr. Martin Fischer. "Damit werden wir Aufnahmen bekommen, die so noch niemand gesehen hat", freut sich der Inhaber des Lehrstuhls für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Jenaer Universität, der in der Bewegungsforschung von Tieren seinen Forschungsschwerpunkt hat.
Derzeit interessiert ihn und seine Kollegen vor allem der Bewegungsapparat von Ratten und anderen Kletterern. Ihr Know-how bringen die Jenaer Zoologen um Prof. Fischer in ein aktuelles Bionik-Forschungsprojekt ein, das das Bundesforschungsministerium (BMBF) in den kommenden drei Jahren mit insgesamt 3,45 Millionen Euro unterstützt. Ziel von "InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" - so der offizielle Projekttitel - ist es, einen Kletterroboter zu entwickeln. "Vorbild für diesen künstlichen Kletterer ist die Ratte, die sich in engen Schächten und Röhren hervorragend bewegen kann", begründet Prof. Fischer die Wahl.
Eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung eines solchen Kletterroboters ist die möglichst detaillierte Analyse der Bewegungen beim Klettern. Und die kann der Forschungsverbund unter der Federführung von Prof. Dr. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau dank der neuen Videoanlage jetzt vornehmen. Neben Zoologen sind auch Radiologen der Universität Jena, das Max-Planck-Institut (MPI) für Metallforschung in Stuttgart und die TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH in Ilmenau an dem Forschungsprojekt beteiligt. Entwickelt wurde die Jenaer Röntgenvideoanlage von Wissenschaftlern des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie der Universität Jena und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser, Zoologen um Prof. Fischer und der Siemens AG.
Den ersten Prototypen es kletternden Roboters, der künftig eingesetzt werden könnte, um etwa Aufzugs- oder Versorgungsschächte zu inspizieren, wollen die Forscher des Verbundprojektes bereits Ende 2007 vorlegen. "Ein marktreifes Produkt erwarten wir in etwa drei Jahren", so Prof. Fischer.
Kontakt:
Prof. Dr. Martin Fischer
Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Erbertstraße 1, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949140
E-Mail: martin.fischer[at]uni-jena.de
Dr. Ute Schönfelder | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Seitenanfang Tausend Bilder pro SekundeUniversität Jena - Nachrichten (zum Originalartikel)
Zoologen nehmen weltweit einmalige Röntgenvideoanlage in Betrieb
Leon ist ein Pionier. Das etwa 20 Zentimeter lange Chamäleon sitzt auf einer Kletterstange und wird beobachtet. Doch nicht nur die gespannten Augenpaare der umstehenden Zoologen der Universität Jena haben Leon im Visier. Das Chamäleon, das sich – die Kletterstange fest umklammernd – langsam vorwärts bewegt, ist das erste Tier, das die Jenaer Forscher dabei mit einer weltweit einzigartigen Röntgenvideoanlage filmen.
Kletterern unter die Haut sehen
„Uns interessieren Leons Bewegungen vor allem beim Klettern", erläutert Dr. Manuela Schmidt. Dazu steht der Zoologin und ihren Kollegen vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie nun die leistungsfähigste Röntgenvideoanlage zur Untersuchung von Tierbewegungen zur Verfügung, die es derzeit weltweit gibt. Bis zu 1000 Bilder pro Sekunde nimmt jede der vier Kameras der raumfüllenden Anlage auf. Damit erfassen die Forscher jede noch so schnelle Bewegung ihrer vierbeinigen Untersuchungsobjekte.
Dabei macht nicht allein die Schnelligkeit die rund 1,5 Millionen Euro teure Spezialanfertigung zu einem weltweit einmaligen Forschungsgerät. Vor allem die hohe räumliche Auflösung versetzt die Forscher in Aufregung. „Die Bilder werden gleichzeitig in zwei Ebenen aufgenommen, die wiederum frei wählbar sind", so Prof. Dr. Martin Fischer. „Damit werden wir Aufnahmen bekommen, die so noch niemand gesehen hat", freut sich der Inhaber des Lehrstuhls für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Jenaer Universität, der in der Bewegungsforschung von Tieren seinen Forschungsschwerpunkt hat.
Derzeit interessiert Fischer und seine Kollegen vor allem der Bewegungsapparat von Ratten und anderen Kletterern. Ihr Know-how bringen die Jenaer Zoologen in ein aktuelles Bionik-Forschungsprojekt ein, das das Bundesforschungsministerium mit insgesamt 3,45 Millionen Euro unterstützt.
Ziel des Projekts mit dem Titel „InspiRat – Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" ist es, einen Kletterroboter nach dem Vorbild der Ratte zu entwickeln. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist die möglichst detaillierte Analyse der Bewegungen beim Klettern. Und die kann der Forschungsverbund dank der neuen Anlage jetzt vornehmen. US
Seitenanfang Klettern wie die Ratten20.02.2007, Quelle: scienzz.de
(sis) Leon ist ein Pionier. Das etwa 20 Zentimeter lange Chamäleon sitzt auf einer Kletterstange und wird beobachtet. Doch nicht nur die gespannten Augenpaare der umstehenden Zoologen der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben Leon im Visier. Das Chamäleon, das sich - die Kletterstange fest umklammernd - langsam vorwärts bewegt, ist das erste Tier, das die Jenaer Forscher dabei mit einer weltweit einzigartigen Röntgenvideoanlage filmen. "Uns interessieren Leons Bewegungen vor allem beim Klettern", erläutert Dr. Manuela Schmidt. Aber nicht nur Leon, auch Ratten stehen bei ihr unter Beobachtung.
Das Interesse der Zoologen an dem kletternden Getier hat einen Grund. Ihr Know-how bringen die Jenaer Zoologen um Prof. Martin Fischer vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie in ein aktuelles Bionik-Forschungsprojekt ein, das vom Forschungsministerium (BMBF) mit insgesamt 3,45 Millionen Euro unterstützt wird. Ziel von "InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" - so der offizielle Projekttitel - ist es, einen Kletterroboter zu entwickeln. "Vorbild für diesen künstlichen Kletterer ist die Ratte, die sich in engen Schächten und Röhren hervorragend bewegen kann", begründet Fischer die Wahl.
Dazu braucht die Zoologin und ihre Kollegen die leistungsfähigste Röntgenvideoanlage, um die Tierbewegungen genauestens zu untersuchen. Bis zu 1.000 Bilder pro Sekunde nimmt jede der vier Kameras der raumfüllenden Anlage auf. Damit erfassen die Forscher jede noch so schnelle Bewegung ihrer vierbeinigen Untersuchungsobjekte. Doch nicht allein die Schnelligkeit macht die rund 1,5 Millionen Euro teure Spezialanfertigung zu einem weltweit einmaligen Forschungsgerät. Vor allem die hohe räumliche Auflösung versetzt die Forscher in Aufregung. "Die Bilder werden gleichzeitig in zwei Ebenen aufgenommen, die wiederum frei wählbar sind", so Institutschef Fischer. "Damit werden wir Aufnahmen bekommen, die so noch niemand gesehen hat".
Denn die möglichst detaillierte Analyse der Bewegungen beim Klettern ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung des Kletterroboters. Und die kann das Bionik-Projekt, das unter der Federführung von Prof. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau steht, nun dank der neuen Videoanlage vornehmen. Den ersten Prototypen des Roboters, der künftig Aufzugs- oder Versorgungsschächte inspizieren könnte, wollen die Forscher bereits Ende 2007 vorlegen. "Ein marktreifes Produkt erwarten wir in etwa drei Jahren", so Fischer.
Seitenanfang Wenn Roboter wie Ratten kletternQuelle: Universität Jena, Forschungsprojekte
Thüringer Wissenschaftler wollen Kletterroboter entwickeln
Es gibt viele Regionen, die sind für den Menschen einfach nicht zugänglich oder viel zu gefährlich. Dann greift man gerne auf Roboter zurück. Doch diese sind längst nicht so weit entwickelt, wie es Science-Fiction-Filme vorgaukeln. Vor allem wenn es steil nach oben geht, „hinken" Roboter der Natur noch weit hinterher.
Dies will ein neues Projekt ändern, bei dem Thüringer Wissenschaftler einen Kletterroboter entwickeln und gemeinsam mit der Industrie bauen wollen, für den selbst steile Anstiege kein Problem darstellen werden. Für dieses Thüringer Bionik-Projekt hat das Bundesforschungsministerium (BMBF) jetzt 3,45 Millionen Euro für drei Jahre zur Verfügung gestellt.
Bei „InspiRat – Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" – so der offizielle Projekttitel – arbeiten unter der Federführung von Prof. Dr. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau, Zoologen und Radiologen der Universität Jena, das Max-Planck-Institut (MPI) für Metallforschung in Stuttgart und die TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH in Ilmenau zusammen.
Inspiration durch Nager
Jeder Kletterer kennt das Problem: Je steiler es aufwärts geht, umso näher rückt der Körper automatisch an das Hindernis, wodurch wiederum die kontrollierten Bewegungen von Armen und Beinen erschwert werden. Die Natur löst dieses Problem mit unterschiedlichen Verfahren, die aber auf ähnlichen Prinzipien beruhen. Diese Prinzipien wollen die Thüringer Forscher der Natur abschauen und auf den vierbeinigen Roboter übertragen. „Inspirat", so der vorläufige Name des Roboters, verweist auf die „Inspiration durch die Ratte".
Wie eine Ratte soll der kleine künstliche Kletterer sich zukünftig in allen möglichen Schächten zurechtfinden: In Aufzugsschächten von Hochhäusern könnte der Roboter Versorgungsleitungen inspizieren oder in Schlössern ohne Baupläne den Verlauf von Rohren und Schächten. „Der Markt für einen möglichen Einsatz ist weit und birgt enormes wirtschaftliches Potenzial", weiß Dr. Andreas Karguth von der TETRA Gesellschaft.
Röntgenblick „unter die Haut"
In Jena werden vor allem die Grundlagenerkenntnisse zur Biologie des Kletterns für das Gemeinschaftsprojekt erforscht. Dazu bringen der Jenaer Zoologe Prof. Dr. Martin S. Fischer und Prof. Witte jahrzehntelange Erfahrungen in der Bewegungsforschung mit, arbeiten sie doch bereits seit über 15 Jahren zusammen. Das neue Projekt ermöglicht jedoch einen weiteren Fortschritt, denn nun kann eine hochfrequente Röntgenvideoanlage beschafft werden, die bislang weltweit einzigartig ist.
Der Prototyp im Wert von rund 1,5 Millionen Euro ermöglicht es, auf einem großen Röntgenschirm mit einem Durchmesser von 45 cm Bewegungen hochauflösend mit bis zu 500 Bildern in der Sekunde aus zwei Raumrichtungen aufzunehmen. Damit können die Jenaer Wissenschaftler den Tieren „unter die Haut" schauen und so erstmals die Bewegungen ihrer Gliedmaßen und des gesamten Skeletts in bisher nie gekannter Auflösung erforschen. Die Anlage wurde vom Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser sowie den Zoologen der Universität Jena mit der Siemens AG entwickelt. „Das intelligente Herz dieser einmaligen Anlage ist der Radiologe Dr. Alexander Petrovitch", unterstreicht Fischer die Bedeutung der Kooperation.
Prof. Dr. Hartmut Witte von der TU Ilmenau wird die zoologischen Erkenntnisse der Jenaer in die Technische Biologie und Bionik überführen. Der deutschlandweit einzige Professor für Biomechatronik hat ebensolche langjährigen Erfahrungen in der Entwicklung von Robotern wie Prof. Dr. Stanislav N. Gorb vom Stuttgarter MPI bei der Untersuchung von Mikrohaft- und -greifmechanismen. All diese vereinten Erkenntnisse sollen dann von der TETRA GmbH in ein Produkt umgesetzt werden, „das auf diesem zukunftsträchtigen Markt eine große Chance haben wird", wie Witte zuversichtlich betont. AB
Seitenanfang What Can Robots Learn From Rats?by Christine Lepisto, Berlin on 11.18.06
zum Artikel: treehugger.com
According to researchers at the University of Jena in Germany, robots can reach new heights if they can learn to climb like rats. With the help of a special x-ray machine developed by Siemens, the researchers have succeeded to make a unique video mimicking the technique of high-speed strobe photography with x-ray images. Among other things, a robot capable of performing inspection or maintenance activities in previously unreachable locations could extend the lifespan of buildings and structures, perhaps even enable new green construction materials to be developed. One application foreseen is the inspection of electrical cables for fire prevention.
Under the leadership of Prof. Dr. Hartmut Witte of the Technical University of Ilmenau, the team wants to overcome the biomechanical limitations which challenge climbers as the terrain gets steep. Biomechanical experts, radiologists and zoologists are joined by industry partners in the project, funded by 3.45 million € from the German Ministry for Research (BMBF). The project seeks to create the “Inspirat”, a prototype climbing robot. Yes, in case you were wondering, the name does come from “inspiration” and “rat”. The technology will be developed to meet market needs by industry partner TETRA GmbH.
Getting under a rat’s skin? The new x-ray technique takes up to 500 pictures per second—from two different directions. Played back as a video, the movements of the limbs and skeleton of the rat during climbing become clear. The radiologist Dr. Alexander Petrovitch is credited by the team as the brains behind this new tool, which may be an even more important development out of this project than the “Inspirat” because it can help as humans learn to learn from nature.
Seitenanfang Wenn der Roboter klettert wie eine RatteAxel Burchardt, Referat Öffentlichkeitsarbeit
Friedrich-Schiller-Universität Jena
03.11.2006 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena (zum Originalartikel)
Thüringer Wissenschaftler wollen gemeinsam mit der Industrie Kletterroboter entwickeln / Millionenschweres Thüringer Bionik-Forschungsprojekt startet
Es gibt viele Regionen, die sind für den Menschen einfach nicht zugänglich oder viel zu gefährlich. Dann greift man gerne auf Roboter zurück. Doch diese sind längst nicht so weit entwickelt, wie es Science-Fiction-Filme vorgaukeln. Vor allem wenn es steil nach oben geht, hinken Roboter der Natur noch weit hinterher.
Dies will ein neues Projekt ändern, bei dem Thüringer Wissenschaftler einen Kletterroboter entwickeln und gemeinsam mit der Industrie bauen wollen, für den selbst steile Anstiege kein Problem darstellen werden. Für dieses Thüringer Bionik-Projekt hat das Bundesforschungsministerium (BMBF) jetzt 3,45 Millionen Euro für drei Jahre zur Verfügung gestellt. Bei "InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen" - so der offizielle Projekttitel - arbeiten unter der Federführung von Prof. Dr. Hartmut Witte, Biomechatroniker der TU Ilmenau, Zoologen und Radiologen der Universität Jena, das Max-Planck-Institut (MPI) für Metallforschung in Stuttgart und die TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH in Ilmenau zusammen.
Jeder Kletterer kennt das Problem: Je steiler es aufwärts geht, umso näher rückt der Körper automatisch an das Hindernis, wodurch wiederum die kontrollierten Bewegungen von Armen und Beinen erschwert werden. Die Natur löst dieses Problem mit unterschiedlichen Verfahren, die aber auf ähnlichen Prinzipien beruhen. Diese Prinzipien wollen die Thüringer Forscher der Natur abschauen und auf den vierbeinigen Roboter übertragen. "Inspirat", so der vorläufige Name des Roboters, verweist auf die "Inspiration durch die Ratte". Und wie diese soll der kleine künstliche Kletterer sich zukünftig in allen möglichen Schächten zurechtfinden. In Aufzugsschächten von Hochhäusern inspiziert der Roboter Versorgungsleitungen oder in Schlössern ohne Baupläne den Verlauf von Rohren und Schächten. "Der Markt für einen möglichen Einsatz ist weit und birgt enormes wirtschaftliches Potenzial", weiß Dr. Andreas Karguth von der TETRA Gesellschaft.
In Jena werden vor allem die Grundlagenerkenntnisse zur Biologie des Kletterns für das Gemeinschaftsprojekt erforscht. Dazu bringen Prof. Dr. Martin S. Fischer und Prof. Dr. Hartmut Witte jahrzehntelange Erfahrungen in der Bewegungsforschung mit, arbeiten sie doch bereits seit über 15 Jahren zusammen. Das neue Projekt ermöglicht jedoch einen weiteren Fortschritt, denn nun kann eine hochfrequente Röntgenvideoanlage beschafft werden, die bislang weltweit einzigartig ist. Der Prototyp im Wert von rund 1,5 Millionen Euro ermöglicht es, auf einem großen Röntgenschirm mit einen Durchmesser von 45 cm Bewegungen hochauflösend mit bis zu 500 Bildern in der Sekunde (!) aus zwei Raumrichtungen, also biplanar, aufzunehmen. Damit können die Jenaer Forscher den Tieren unter die Haut schauen und erstmals die Bewegungen der Gliedmaßen und des gesamten Skeletts in bisher nie gekannter Auflösung erforschen. Die Anlage wurde vom Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser sowie den Zoologen der Universität Jena mit der Siemens AG entwickelt. "Das intelligente Herz dieser einmaligen Anlage ist der Radiologe Dr. Alexander Petrovitch", unterstreicht Fischer die Bedeutung der Kooperation.
Prof. Dr. Hartmut Witte von der TU Ilmenau wird die zoologischen Erkenntnisse der Jenaer in die Technische Biologie und Bionik überführen. Der deutschlandweit einzige Professor für Biomechatronik hat eben solche langjährigen Erfahrungen in der Entwicklung von Robotern wie Prof. Dr. Stanislav N. Gorb vom Stuttgarter MPI bei der Untersuchung von Mikrohaft- und -greifmechanismen. All diese vereinten Erkenntnisse sollen dann von der TETRA GmbH in ein Produkt umgesetzt werden, "das auf diesem zukunftsträchtigen Markt eine große Chance haben wird", wie Witte zuversichtlich betont.
Kontakt:
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. med. (habil.) Hartmut Witte
Institut für Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Mechanik
Technische Universität Ilmenau
Tel.: 03677 / 692456 oder 692460 (Sekretariat)
E-Mail: Hartmut.Witte[at]tu-ilmenau.de
Univ.-Prof. Dr. Martin S. Fischer
Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum Friedrich-Schiller-Universität Jena
Tel.: 03641 / 949140
E-Mail: Martin.Fischer[at]uni-jena.de
Seitenanfang DIE RATTE IM KABELSCHACHTBionik-Forscher entwickeln Kletterroboter
Ilmenauer Uni-Nachrichten 5/2006 S. 12 (Dokument)
Viele Bereiche unserer selbstgeschaffenen Umwelt sind für den Menschen im Nachhinein schwer zu erreichen oder der Aufenthalt dort ist schlichtweg zu gefährlich. Auch bei Inspektionsarbeiten in luftiger Höhe setzen sich Fassadenkletterer ständig Gefahren aus. Wissenschaftler sehen die Lösung im Einsatz von Robotern. Unter der Leitung von Professor Hartmut Witte vom Fachgebiet Biomechatronik der TU Ilmenau wollen Thüringer und Stuttgarter Forscher zusammen mit einem Thüringer Unternehmen einen Kletterroboter entwickeln, der Inspektionsaufgaben in Industrieanlagen oder schwer zugänglichen Bereichen übernimmt. „InspiRat - Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen“ lautet der offizielle Titel des Vorhabens, an dem Zoologen und Radiologen der Universität Jena, Stuttgarter Experten für Mikrohaftmechanismen des Max-Planck-Instituts (MPI) für Metallforschung und die Ilmenauer TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH mit den Biomechatronikern der TU Ilmenau zusammenarbeiten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) stellt für das Gesamtprojekt über einen Zeitraum von drei Jahren 3,45 Millionen Euro zur Verfügung. Erwachsen ist dieses Projekt aus dem Bionik-Netzwerk „BioKoN“, in dem die TU Ilmenau Mitglied ist.
Viele kleine Wirbeltiere sind gute Kletterer. Um die Prinzipien zu verstehen, die hinter diesen Fähigkeiten stecken, werden in Jena die Grundlagenerkenntnisse zur Biologie des Kletterns erforscht. Die Professoren Martin S. Fischer (Jena) und Hartmut Witte (Ilmenau) sammelten schon in gemeinsamen Projekten Erfahrungen in der Bewegungsforschung und sind überzeugt, dass eine technische Umsetzung der Idee gelingt. Die Bewilligung der Installation einer weltweit einzigartigen biplanaren Hochgeschwindigkeits-Röntgenvideoanlage soll die thüringer Exzellenz in diesem Wissenschaftsbereich weiter unterstreichen. Mit dieser 1,5 Millionen Euro teuren Anlage können Jenenser Zoologen den Tieren „unter die Haut schauen“ und die Bewegung des Skeletts genau untersuchen. Dabei können dreidimensional bis zu 500 Bildern in der Sekunde aufgenommen werden. Die Anlage wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie (Professor Werner Kaiser) und den Zoologen der Universität Jena und der Siemens AG entwickelt. Mit seinen preisgekrönten Kenntnissen über bionisch inspirierte Mikroadhäsions- und Greifmechanismen soll Dr. Stanislav N. Gorb vom Stuttgarter MPI dazu beitragen, dass der Roboter nie die Haftung zu dem Substrat verliert, auf dem er klettert. Ob es sich dabei um ein Rohr oder ein Kabel handelt, soll dem Roboter dabei egal sein.
Projektleiter Professor Witte zeigt sich zuversichtlich, dass diese Erkenntnisse in einen kletternden Inspektionsroboter zu übertragen sind. Das Fachgebiet Biomechatronik der TU Ilmenau bietet durch seine interdisziplinäre Zusammensetzung aus Naturwissenschaftlern und Ingenieuren beste Voraussetzungen, um die anspruchsvollen Arbeiten an einem funktionsfähigen Muster zu koordinieren. Zentrale Aufgabe wird die Integration von „intelligenten Mechanismen“ in die Maschine sein, um den erforderlichen Steuerungsaufwand zu minimieren und die Anzahl von energiebedürftigen Antrieben so gering wie möglich zu halten. Gelingt die Umsetzung, kann ein Markt mit großem Potenzial erschlossen werden, so Dr. Andreas Karguth von der Ilmenauer Firma Tetra, die gleichrangig an der Entwicklung beteiligt ist. Das mittelständige Unternehmen bringt jahrzehntelange Erfahrung bei der Entwicklung und dem Vertrieb von Automatisierungstechnik in das Projekt ein und wird wesentlich die Entwicklung des Roboters mitgestalten. Mit dem vorgestellten Konzept einer „künstlichen Kanalratte“ konnten bereits die Betreiber des Jen-Tower wie auch die Verantwortlichen für die Thüringer Schlösser und Gärten als „Applikationspartner“ gewonnen werden, denn alte wie neue Bauwerke haben Bedarf an hilfreichen technischen Kletterern.
Jörg Mämpel
Seitenanfang Roboter gehen an Wänden hoch - wie RattenWELT.de/cl, 6. November 2006 (Originalartikel)
Es gibt viele Regionen, die sind für den Menschen einfach nicht zugänglich oder viel zu gefährlich. Dann greift man gerne auf Roboter zurück. Doch die sind längst nicht so weit entwickelt, wie es Science-Fiction-Filme vorgaukeln. Vor allem wenn es steil nach oben geht, hinken Roboter der Natur noch weit hinterher.
Dies will ein neues Projekt ändern, bei dem Thüringer Wissenschaftler einen Kletterroboter entwickeln wollen, für den selbst steile Anstiege kein Problem darstellen werden. Dieses Thüringer Bionik-Projekt ist dem Bundesforschungsministerium (BMBF) 3,45 Millionen Euro für drei Jahre wert.
Jeder Kletterer kennt das Problem: Je steiler es aufwärts geht, umso näher rückt der Körper automatisch an das Hindernis, wodurch wiederum die kontrollierten Bewegungen von Armen und Beinen erschwert werden. Die Natur löst dieses Problem mit unterschiedlichen Verfahren, die aber auf ähnlichen Prinzipien beruhen. Diese Prinzipien wollen die Thüringer Forscher der Natur abschauen und auf den vierbeinigen Roboter übertragen. "Inspirat" - so der vorläufige Name des Roboters - verweist auf die "Inspiration durch die Ratte". Wie diese soll der kleine künstliche Kletterer sich künftig in allen möglichen Schächten zurechtfinden. In Aufzugsschächten von Hochhäusern inspiziert der Roboter Versorgungsleitungen oder in Schlössern ohne Baupläne den Verlauf von Rohren und Schächten. "Der Markt für einen möglichen Einsatz ist weit und birgt enormes wirtschaftliches Potenzial", weiß Dr. Andreas Karguth von der TETRA Gesellschaft.
In Jena werden vor allem die Grundlagenerkenntnisse zur Biologie des Kletterns für das Gemeinschaftsprojekt erforscht. Das neue Projekt ermöglicht jedoch einen weiteren Fortschritt, denn nun kann eine hochfrequente Röntgenvideoanlage beschafft werden, die bislang weltweit einzigartig ist. Der Prototyp im Wert von 1,5 Millionen Euro ermöglicht es, auf einem großen Röntgenschirm mit einen Durchmesser von 45 cm Bewegungen hochauflösend mit bis zu 500 Bildern in der Sekunde aus zwei Richtungen - also biplanar - aufzunehmen. Damit können die Jenaer Forscher den Tieren unter die Haut schauen und erstmals die Bewegungen der Gliedmaßen und des gesamten Skeletts in bisher nie gekannter Auflösung erforschen.
Die Anlage wurde vom Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und seinem Direktor Prof. Dr. Werner A. Kaiser sowie den Zoologen der Universität Jena mit der Siemens AG entwickelt. "Das intelligente Herz dieser einmaligen Anlage ist der Radiologe Dr. Alexander Petrovitch", unterstreicht Fischer die Bedeutung der Kooperation.
Professor Hartmut Witte von der TU Ilmenau wird die zoologischen Erkenntnisse der Jenaer in die Technische Biologie und Bionik überführen. Der deutschlandweit einzige Professor für Biomechatronik hat eben solche langjährigen Erfahrungen in der Entwicklung von Robotern wie Prof. Dr. Stanislav N. Gorb vom Stuttgarter MPI bei der Untersuchung von Mikrohaft- und -greifmechanismen. All diese vereinten Erkenntnisse sollen dann von der TETRA GmbH in ein Produkt umgesetzt werden, "das auf diesem zukunftsträchtigen Markt eine große Chance haben wird", wie Witte zuversichtlich betont.
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