In diesen Tagen strömen Technikinteressierte aus aller Welt in die niedersächsische Hauptstadt. Auf der Hannover Messe präsentiert die Festo AG ein Gemeinschaftsprojekt mit Ingenieuren der Universität Ulm (Halle 15, Stand D07): „Roboter-Ameisen“, die untereinander kommunizieren und so den Transport von Lasten wie Futter organisieren. Mit diesem Exponat zeigen der Automatisierungsspezialist und die Forscher anspruchsvolle Regelungstechnik, die den BionicANTs zugrunde liegt. Daraus lassen sich Lehren für Anwendungen im Kontext von Industrie 4.0 ziehen.
In der Wohnung werden sie mit allen Mitteln bekämpft, doch in freier Natur finden wir sie faszinierend: Ameisenstraßen aus oft mehreren hundert Tieren, die ihre Nahrung perfekt aufeinander abgestimmt zum Bau transportieren. Nicht weniger koordiniert sind selbststeuernde „Roboter-Ameisen“ („BionicANTs“), die Forscher der Festo AG unter Mitwirkung der Universität Ulm auf der Hannover Messe präsentieren. Während sich ihre natürlichen Vorbilder beim Lastentransport über Duftmarken, Berührungen oder Vibrationen koordinieren, vertrauen die bionischen Ameisen auf Technik aus Ulm. Für Professor Knut Graichen und seinen Mitarbeiter Diplom-Ingenieur Sebastian Hentzelt war die wechselseitige Kopplung zwischen mehreren Ameisen, die beim Lastentransport aufeinander achten müssen, die größte regelungstechnische Herausforderung. „Unsere verteilte Regelungsarchitektur basiert auf einem so genannten Multi-Agenten Ansatz, bei dem die bionischen Ameisen kontinuierlich Informationen austauschen. So können sie das Transportgut gemeinsam zum Ziel bringen“, erläutert Graichen. Alle BionicANTs seien gleichberechtigt an der Aufgabe beteiligt, weshalb ihre Anzahl beliebig verändert werden könne.
Die Natur als Vorbild
Die künstlichen Ameisen sind von der Festo AG in Zusammenarbeit mit Biologen konstruiert worden. Ihr „Design“ ähnelt also dem natürlichen Vorbild, die Tiere sind allerdings fast 14 Zentimeter lang. Sie bestehen aus lasergesinterten Bauteilen mit elektronischen Schaltungen auf der Oberfläche. Beine und Greifer können dank piezoelektrischer Biegewandler präzise und schnell gesteuert werden, und für die nötige Orientierung sorgen 3D-Kameras in den Ameisen-Augen sowie ein optischer Sensor. Die ständige Kommunikation untereinander – entscheidend für die Regelungstechnik – erfolgt übrigens über Funkmodule im Rumpf der „Insekten“. Darüber können sich die Ameisen selbstständig über ihre Fühler aufladen.
Die bionischen Ameisen zählen sicher zu den ungewöhnlichen Exponaten auf der Technik-Messe, haben aber durchaus ihre Berechtigung „Mit den künstlichen Insekten erforschen der Spezialist für Automatisierungstechnik Festo und wir kooperatives Verhalten in der verteilten Automatisierung. Das ist nicht nur im Kontext von Industrie 4.0 ein wichtiges Thema“, erklärt Graichen. Festo hatte in Kooperation mit den Ulmer Forschern bereits im letzten Jahr ein bionisches Känguru auf der Hannover Messe gezeigt. Diese Technologieträger sind aus dem Verbund „Bionic Learning Network“ hervorgegangen, in dem die Festo AG sowie Kooperationspartner aus der Wissenschaft von der Natur lernen und diese Erkenntnisse auf technische Anwendungen übertragen.
In diesem Jahr steht die Hannover Messe (13. - 17. April) unter dem Leitthema „Integrated Industry – die Zukunft ist vernetzt“. Die Universität Ulm ist mit zwei weiteren Exponaten vertreten: Am Stand von Baden-Württemberg International (Halle 002, Stand A18) zeigen Forscher einen Korrosionsschutz mit „Selbstheilungskräften“ und eine neuartige Pumpe, die Flüssigkeiten pulsationsfrei abgibt und sowohl in der Klinik als auch im Labor zum Einsatz kommen kann.
Die Hannover Messe gilt nach wie vor als weltweit größte Industrieschau. Partnerland ist dieses Mal Indien.
Verantwortlich: Annika Bingmann
Videoclip BionicANTs (Festo AG)Hintergrundinformationen BionicANTs (Festo AG)