Biologically Inspired Modular Climbing Caterpillar Robot Using Passive Adhesion (BICCA)

• Antragsteller: Professor Dr. Jianwei Zhang
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183627182

Basierend auf der Untersuchung des Bewegungsmechanismus natürlicher Raupen kombinieren wir in diesem Antrag Klettertechniken mit dem Konzept eines modularen Roboters und schlagen die Entwicklung eines multifunktionalen, modularen raupenartigen Kletterroboters vor. Im letzten Jahrzehnt hat das Interesse an der Entwicklung und Anwendung mobiler Kletterroboter für industrielle Inspektionszwecke, für Überwachungsaufgaben und urbane Suchaktionen zugenommen. Herkömmliche Kletterroboter, die relativ groß und schwer sind, benötigen komplexe kinematische Modelle des eigenen Systems sowie ein ebenso komplexes Modell der Umgebung mit der sie interagieren. Durch ihre Tragbarkeit, große Verbreitung und der geringeren Risiken bei ihrem Einatz sind Mini-Kletterroboter attraktiver und vielversprechender als ihre größeren Gegenstücke.Anders als bei anderen Tieren besteht die Klettermethode natürlicher Raupen aus einer gliedlosen Struktur mit einem günstigen Verhältnis zwischen Länge und rückwärtigem Neigungswinkel (length-to-pitch-back-moment ratio) und aus einer verteilten modularen Konfiguration. Diese beiden Eigenschaften machen ihren Klettermechanismus sicherer alsandere kinematische Prinzipien. Ziel des Antrags ist die Entwicklung einer flexiblen, biologisch inspirierten mobilen Roboterplattform mit einer leicht zu bauenden mechanischen Struktur, einem in Niedrigfrequenz vibrierenden, passiven Haftungsprinzip und vielfältigen Bewegungsmöglichkeiten.Die Hauptneuerungen des Antrags sind: i) die leichtere Struktur des Kletterroboters, basierend auf biologisch inspirierter Methodik und einem modularen Ansatz, und eine neuartige passive Haftungsmethode ii) eine biologisch inspirierte Steuerungsarchitektur, welche die Anpassung an neue oder veränderliche Umgebungen erlaubt. Diese Systeme sind nicht nur die Grundlage eines neuen Ansatzes in der Robotik, sondern werden auch die gesamte Rechenlast reduzieren sowie die Kosten des Systems und den Energieverbrauch minimieren. Unsere Forschung wird neue Anwendungsgebiete wie die Fortbewegung auf unterschiedlichsten Terrains in 3D Umgebungen und die Erkundung beengter Umgebungen und entfernter Planeten für Kletterroboter erschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Houxiang Zhang, Ph.D., bis 3/2011