Soft Robotics

Soft Robotics beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung von Robotern, die aus nachgiebigen Strukturen bestehen. Die daraus resultierende Anpassungsfähigkeit und Flexibilität wird insbesondere durch den Einsatz weicher Materialien erreicht. Softe Roboter sind in der Lage, sich an ihre Umgebung anzupassen und komplexe Bewegungen auszuführen. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen.

Soft Robotics beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung von Robotern, die aus nachgiebigen Strukturen bestehen. Die daraus resultierende Anpassungsfähigkeit und Flexibilität wird insbesondere durch den Einsatz weicher Materialien erreicht. Softe Roboter sind in der Lage, sich an ihre Umgebung anzupassen und komplexe Bewegungen auszuführen. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen.

Die Weichheit softer Roboter führt zu einer intrinsischen Sicherheit, die den Einsatz in vielfältigen Bereichen der Mensch-Roboter-Interaktion ermöglicht. Oft genannte Anwendungsgebiete sind demnach beispielsweise die Medizintechnik (z.B. minimalinvasive Chirurgie), oder auch sogenannte Wearables (Exoskellete oder Kleidung mit unterstützender Funktion basierend auf Prinzipien der Soft Robotics). Letztere können beispielsweise in der Rehabilitation eingesetzt werden. Darüber hinaus sind softe Roboter dafür geeignet sich in unbekannten und dichten Umgebungen unter Herausfordernden Bedingungen zu bewegen. Im industriellen Umfeld ermöglicht die Anpassungsfähigkeit das Greifen unterschiedlichst geformter Objekte.

Das match befasst sich in der Grundlagenforschung mit der Modellierung soft robotischer Systeme. Darauf aufbauende Methoden wie Designoptimierung, Regelung und Bahnplanung spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Soft Robotics Systemen für zukünftige Anwendungen. Der ganzheitliche Blick in der Erforschung der Soft Robotics umfasst darüber hinaus auch die Gebiete der Sensorik und die Strukturentwicklung.

Darüber hinaus nutzt das match Forschungswissen, um konkrete Anwendungsmöglichkeiten für softe Roboter zu identifizieren und sie in realen Umgebungen einzusetzen. Dies geschieht momentan für Anwendungen der Medizintechnik als auch in einem Gemeinschaftprojekt mit dem GEOMAR, in dem ein soft robotisches System entwickelt wird, das in der Tiefsee zum Sammeln von Gesteinsproben eingesetzt wird.

Das match koordiniert seit 2019 das DFG Schwerpunktprogramm Soft Material Robotic Systems. Deutschlandweit wird hier die interdisziplinäre Forschung verschiendener Institute im Bereich der Soft Robotics gebündelt und so vorangetrieben.

Forschungsprojekte

  • Aktive softrobotische Saugvorrichtung für den Tiefseeeinsatz
    Das match forscht in einer Kollaboration mit dem GEOMAR (Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel) an der Entwicklung eines softrobotischen Systems, das in der Tiefsee zur Entnahme von Sedimentproben zum Einsatz kommt. Um den aktuell verwendeten, hydraulisch aktuierten, Manipulator aus Titan zu ersetzten, soll ein möglichst leichgewichtiges, kostengünstiges und druckneutrales Aktuierungssystem entwickelt werden.
    Team: Jan Peters, Cora Maria Sourkounis
    Jahr: 2022
    Förderung: DFG
  • Tumorbiopsie und Ablation der Leber im MRT mithilfe von Soft Robotics
    In Zusammenarbeit mit der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) forscht das match an einem soften Roboter zur Unterstützung bei minimalinvasiven Eingriffen unter Magnetresonanzbildgebung. Dieser soll das medizinische Personal in ihrem täglichen Arbeitsleben unterstützen. Softe Aktoren eignen sich aufgrund ihrer MRT-kompatiblen Materialien und der Aktuierung mittels Druckluft besonders gut für den Einsatz im MRT.
    Team: Mats Wiese, Karina Guadalupe Velazquez Flores, Jan Peters
    Jahr: 2022
  • Untersuchung Schaltbarer steifigkeitsvariabler Mechanismen für die Soft Robotics
    Soft Roboter zeichnen sich durch ihre Weichheit und damit einhergehende Vorteile wie Anpassungsfähigkeit und inhärente Sicherheit aus. In realen Anwendungsfällen braucht es darüber hinaus jedoch oft auch Präzision und das Aufnehmen von externen Kräften. Am match erforschen wir daher Möglichkeiten die Steifigkeit softer Roboter mittels verschiedener Mechanismen gezielt zu ändern.
    Team: Jan Peters
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
  • Taktiler Fahrersitz für kommende Generationen automatisierter Fahrzeuge
    In Zusammenarbeit mit dem University College London forscht das match an einem haptischen Fahrersitz für teilautomatisierte Fahrzeuge. Dieser soll die fahrende Person über anstehende Kontrollübergaben vorbereiten und so das Situationsbewusstsein steigern. Softe Aktoren sollen dabei für eine besonders angenehme und intuive Kommunikation zwischen Fahrzeug und Mensch dienen.
    Team: Jan Peters
    Jahr: 2020
    Förderung: Engineering and Physical Sciences Research Council
  • Soft Material Robotic Systems
    Soft Material Robotic Systems sind flexible Roboter aus weichen Materialien wie Silikon oder Elastomeren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Robotern können sie sich an komplexe Umgebungen anpassen und nutzen pneumatische, hydraulische oder chemische Aktuatoren für Bewegungen. Sie finden Anwendung in Bereichen wie medizinischer Rehabilitation, Lebensmittelproduktion und Unterwasserforschung.
    Team: Ditzia Susana Garcia Morales, Mats Wiese, Jan Peters, Cora Maria Sourkounis
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG Schwerpunktprogramm
  • Kohärente Methodologie zur Modellierung und zum Entwurf weicher Roboter – Die Soft Material Robotics Toolbox (SMaRT)
    Roboter aus weichen Materialien bieten eine hohe Flexibilität. Die Nachgiebigkeit des Materials führt zu einer hohen Anpassungsfähigkeit, die klassische Robotersysteme nicht bieten. Im Projekt SMaRT („Soft Material Robotics Toolbox“) forscht das match zusammen mit dem Institut für mechatronische Systeme (imes) und dem Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) an einer kohärenten Methodologie zur Modellierung und zum Entwurf weicher Roboter.
    Team: Mats Wiese
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG

Aus dem Institut für Montagetechnik und Industrierobotik

Videos aus unserer Forschung