Roboter lernt Bewegung des Menschen

Nürnberg - Eine Million Euro das ist auch für eine Hochschule sehr viel Geld. Die TH Nürnberg bekommt es, weil die Bundesregierung die Forschung an Fachhochschulen stärken will. Zwei Teams haben sich im Wettbewerb um die Fördermittel durchgesetzt. Die Million haben sie längst verplant.

Spinnen haben kein Skelett. Stattdessen umgibt eine stabile Hülle ihren Körper, mit deren Hilfe sie durch Druck und Gegendruck Bewegungen ausführen. Die Gelenke des sogenannten Exoskeletts wollen die Maschinenbauer der Technischen Hochschule Nürnberg gerne nachbauen. Denn künstliche Spinnenbeine verbrauchen weniger Energie als Laufroboter mit elektrischem Antrieb.

Den Forschern ist es gelungen, eine Vogelspinne aus dem Tiergarten in Nürnberg in einem Computertomographen zu röntgen und ihr Bein im 3 D-Drucker aus Kunststoff vergrößert nachzubauen. Doch noch lieber hätten sie ein Bein aus Metall, das widerstandsfähiger ist. Dafür brauchen sie eine neue Maschine, die so groß ist wie ein kleines Zimmer und 706 460 Euro kostet. Sie kann Bauteile aus Stahl, Aluminium und Titan herstellen. Das nötige Geld bekommen die Ingenieure jetzt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) dank des Programms „FHInvest“. „Damit wollen wir Hochschulen unterstützen, ihr Profil zu schärfen und ein attraktiver Partner für die Wirtschaft zu werden“, sagt Staatssekretär Stefan Müller bei der Übergabe.

Nächstes Jahr soll die Spinne krabbeln

„Nächstes Jahr soll die mechanische Spinne krabbeln“, sagt Rüdiger Hornfeck, Leiter des 3 D-Visualisierungszentrums an der TH. Noch sitzt seine Forschungsgruppe in der Badstraße, aber wenn der Metall-Drucker kommt, dürfen sie auf die andere Seite der Wöhrder Wiese umziehen zum Hauptcampus am Kesslerplatz, weil dort mehr Platz ist. Die Einzelteile aus den 3 D-Druckern sind gefragt. „Ein normaler Entwicklungsprozess dauert sehr lange, da müssen an die 100 Prototypen gebaut werden, bis etwas funktioniert“, sagt Hornfeck. „Wir können hier alles virtuell darstellen und überprüfen, damit das gedruckte Produkt gleich passt und verkauft werden kann.“

Von der Vorabprüfung wollen auch die Elektrotechnik-Ingenieure um Andreas Hoffmann profitieren. Sie bekommen 379 955 Euro vom BMBF. So viel kostet das Messgerät, mit dem das Team die magnetischen Eigenschaften von Elektroblechen auslesen kann. „70 Prozent der Energie, die die Industrie in Deutschland verbraucht, wird durch elektrische Antriebe in mechanische Energie umgewandelt“, erklärt Hoffmann. Dabei gibt es große Verluste. „Kleine Verbesserungen hätten hier schon einen großen Effekt.“ Die Forscher wollen verschiedene Legierungen testen, mit denen sie die Elektrobleche isolieren. Sie messen die Magnetisierung, die durch das Anlegen des elektrischen Feldes entsteht, und können die Effizienz eines Antriebs berechnen, um so die Hersteller zu beraten. Auch die Schnittkanten und der Druck der Antriebswelle auf das Zahnrad haben einen Einfluss, den das neue Prüfgerät bei hohen Stromstärken und Frequenzen testen kann.

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Die Ladestation, die sie für ihr selbstgebautes Elektroauto nutzen, haben die Kollegen im 3 D-Zentrum für sie gebaut. Dort steht auch ein virtueller Roboter, dem ein Mensch das Schweißen beibringt. Vier Kameras beobachten, welche Bewegungen der Arbeiter ausführt. Der Roboterarm aus der Automobilfertigung ahmt sie nach – das erleichtert das Programmieren. Dank einer 3 D-Brille kann der Ingenieur wie in einem Raum um die Maschine herumlaufen. „Wir verbrauchen kein Material und kaum Energie, bis der Roboter weiß, was er tun muss“, sagt Hornfeck. „Das Geld ist gut angelegt“, sagt Stefan Müller.