Das Projekt "Teilvorhaben 4: Auslegung und Bau des Demonstrators eines Kletterroboters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH durchgeführt. Das Projekt 'InspiRat' zielt auf die Entwicklung des Demonstrators eines Kletterroboters für die Inspektion linearer Strukturen ab. Zielapplikationen sind Bereiche von Kabel- oder Rohrsystemen, die aufgrund der Größe durch den Menschen nicht erschlossen werden können (Kabelschächte im Hoch- und Tiefbau, Industrieanlagen, Aufzugsanlagen etc.). Technische Muster- oder Vorbildgeräte für derartige Aufgaben existieren nicht. Für den Bau eines Demonstrators sind Vorbilder aus der Natur zwingend erforderlich. Es sind technische Lösungen für die mechanische Struktur des Körpers, der Beine, der Greifhände, der energieminimalen Steuerung, der angepassten Sensorik und der Telekommunikation zu entwickeln. Die Ergebnisse der im Projekt geführten Einsatzuntersuchungen können zu Funktionsprinzipen führen, die in einem konkreten Entwicklungsprojekt münden. Bei verwertbaren Ergebnissen kann dies mit dem Aufbau eines neuen Geschäftsfeldes bei TETRA verbunden sein.
Das Projekt "Teilvorhaben: DC-Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jurchen Technology GmbH durchgeführt. Die DC-Komponenten sind ein zentraler Bestandteil im PV-Kraftwerk (BoS-Komponente), dessen Innovation ist somit essentiell für die Erreichung der anvisierten Einsparungen im Bereich LCOE (Levelised Cost of Energy - Stromgestehungskosten). In der Vergangenheit erfolgten Entwicklungen in Richtung UV-Beständigkeit, mechanischer Festigkeit und guter Verarbeitbarkeit. Zukünftig wird es darum gehen preissensitiv Produkte mit Mehrwert in Bezug auf Funktionalität und Material zu gestalten. Folglich sollen innerhalb dieses Arbeitspaketes evaluiert werden wie Kostensenkungspotentiale in Hinblick auf Materialien, Prozesse und Integration von Komponenten erschlossen werden können und die Produkte innovativ und zukunftssicher gestaltet werden können, so dass auch international neue Märkte erschlossen werden können. Die Tätigkeiten in diesem Arbeitspaket umfassen daher in einem ersten Schritt (AP212.01) eine Zielgrößendefinition hinsichtlich des Einsatzes neuer Materialien für erweiterte Einsatzbedingungen. Weiterhin wird eine erhöhte funktionelle Integration von Komponenten betrachtet. In AP 212.02 sollen daher Versuche zur Substitution bisher gängiger Materialien durchgeführt werden. Dazu gehört die Verwendung vorvernetzter Kautschuktypen, wie aber auch hochwertigen Kunststofftypen, die eine bisher technisch nicht mögliche Kombination zulassen. So könnten umfangreiche Einsparungen erzielt werden, da ein Mehrkomponentenverguss entfallen könnte. Dazu gehört im AP 212.03 auch die Integration verschiedener, klassischer Weise getrennter Komponenten, wie beispielsweise Sicherungen und Abzweigkabel in eine Komponente, so dass Einsparpotentiale in den Bereichen Material und Montage genutzt werden. Das Verhalten des Kabelsystems wird anschließend hinsichtlich Zuverlässigkeit, Fehlerfällen, Langzeitstabilität an geeigneten Standorten abschließend untersucht werden (AP212.04). Die Interpretation der Ergebnisse sowie die wirtschaftliche Gesamtbewertung erfolgt in AP212.05.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Metallforschung durchgeführt. Die Antragsteller haben sich zu einem Verbundprojekt zusammengefunden, mit dem Ziel, den zukunftsträchtigen Markt der bionisch inspirierten Kletterrobotik von Deutschland aus in seiner gesamten Breite von der Grundlagenforschung bis zum Produkt wesentlich zu bestimmen. Bisherige Kletterroboter sind für die Inspektion und Reinigung glatter Wände (Fensterscheiben, Beton- oder Stahlflächen) mit Saugnäpfen ausgelegt. existiert Es existiert eine Vielzahl von baulichen und technischen Altbeständen, deren Kommunikations- und Versorgungsnetze dokumentiert, kontrolliert bzw. ersetzt werden sollen. Dokumentationen hierzu sind eher eine Seltenheit und die Leitungen sind oft schwer zugänglich für eine direkte Inspektion. Für diese Wartungs- und Dokumentationsarbeiten wäre es hilfreich, eine Maschine zu haben, die autonom Kabel oder Rohrleitungen von außen inspizieren kann. Wichtig für eine derartige Klettermaschine ist ein möglichst kleiner Bauraum bzw. eine 'schlanke' Struktur, so dass auch relativ kleine Öffnungen passiert werden können. Der Gedanke an eine biologisch inspirierte mechanische Ratte, eine 'InspiRat', ist bei diesen Vorgaben nahe liegend. Gemeinsames Ziel der Antragsteller ist als Arbeitsbasis ein grundlegendes Verständnis des quadrupeden Kletterns für die Umsetzung der Ergebnisse in einen biologisch inspirierten Kletterroboter 'InspiRat'. Erstmals soll unter Anwendung verschiedener Analysetechniken eine systematische Untersuchung des Kletterns unter kinematischen und dynamischen Aspekten erfolgen. Reibung ist das Prinzip, welches in den meisten Greifsystemen zu vermuten ist. Sie ist verantwortlich für die Fixierung oder die Bewegungsbeschränkung zwischen zwei Oberflächen mit der Hilfe von unterschiedlichen Typen von Mikro- bis Nanostrukturen. Auch die Härte und Elastizität sowie andere mechanische Eigenschaften der biologischen Greifflächen sind kaum untersucht. Auf Grund unserer bisherigen Untersuchungen an Insekten vermuten wir, dass ein biologisches Reibungssystem eine Oberfläche mit einer besonderen Kombination von Mikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften hat. Man vermutet z.B. eine starke viskoelastische Komponente in den mechanischen Eigenschaften solcher Materialien. Unsere Reibungsexperimente haben deutlich demonstriert, dass ein glattes und strukturiertes Haftband mit Schaumstoff als Träger kombiniert die besten Reibungskoeffizienten aufweisen. Das Prinzip des Haftfilms auf einem weichen Substrat wurde durch biologische Haftsysteme inspiriert. Deswegen schlagen wir solche Materialien als sehr gute Kandidaten für die Implementierung in robotischen Greifsystemen vor.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Funktionelle Morphologie des Kletterns vierbeiniger Wirbeltiere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines kleinen bis mittelgroßen Kletterroboters nach dem Vorbild kletternder vierbeiniger Wirbeltiere. Mit diesem soll die externe Inspektion von Leitungsbündeln in dem Menschen unzugänglichen Einsatzbereichen ermöglicht werden. Die aus Vorarbeiten bekannte anatomische Grundstruktur der Vorbildtiere wird technisch abgebildet. Dabei spielt 'Intelligente Mechanik' eine zentrale Rolle. Parallel wird technisch-biologisch die funktionelle Nutzung der Strukturen analysiert (physiologische Kraft- und Momenten-Zeit-Verläufe beim Klettern aus Highspeedröntgen und Dynamometrie) und bionisch abgebildet. An die Aufgabenstellung angepasste Haft- und Greifmechanismen werden artübergreifend biologisch inspiriert entwickelt. Mit einer teilautonomen Steuerung wird die Maschine im Testfeld und im Freiland getestet. Die Entwicklung erschließt TETRA grundsätzlich neue Geschäftsfelder ohne Konkurrenzprodukte. Die Anwendungspartner erhalten eine Problemlösung. Die akademischen Partner schaffen Erkenntnisse und damit technisch-biologische Grundlagen für eine Vielzahl weiterer bionischer Entwicklungen. Alle Partner bauen ihr Know-How in der Bionik aus.