Die erstaunlichsten 3D-gedruckten Roboter

Die Robotik umfasst alle Techniken, die heute die Entwicklung von Robotern und automatischen Maschinen ermöglichen und vereint Kenntnisse in den Bereichen Elektronik, Mechanik und Informatik. Es handelt sich um einen Bereich, der sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt hat und ständig auf der Suche nach Innovationen ist, durch welche eine höhere Geschwindigkeit und Produktivität ermöglicht werden kann. Technologien wie die künstliche Intelligenz oder die additive Fertigung ermöglichen es, in der Forschung neue Wege zu beschreiten und stets intelligentere Roboterlösungen vorzustellen. Der 3D-Druck wird tatsächlich häufig bei der Herstellung von Robotern eingesetzt, sei es in der Prototyping- oder in der Endproduktionsphase, weil so andere Formen entstehen, andere Materialien verwendet und die Funktionalität verbessert werden kann. Deshalb wollen wir Ihnen mit unserer Auswahl 3D-gedruckte Roboter vorstellen: darunter finden sich sowohl humanoide Roboter, Forschungsprojekte und DIY-Roboter – besonders interessant für alle Maker unter Ihnen!

DIY Roboter

Openbot

Die OpenBot Foundation hat es sich zum Ziel gesetzt, die Robotik für alle zugänglich zu machen. Dazu hat sie sich einen kleinen Roboter auf Rädern ausgedacht, der mit einem Smartphone gesteuert wird – das Motto des Projekts lautet übrigens „Smartphones in Roboter verwandeln“. Er lässt sich direkt zu Hause montieren und bietet eine Vielzahl von Funktionen. Ein Teil dieses Roboters wurde mithilfe der FDM-Technologie in 3D gedruckt – dazu gehört auch der Körper des Fahrzeugs. Es sind mehrere Sensoren eingebaut, die es ermöglichen, den Roboter in aller Ruhe zu bedienen. Es sind verschiedene Modelle erhältlich, die zwischen 100 und 400 Dollar kosten.

Das OpenBot RTR_520 Modell (Bild: Amazon)

X-KIT

Unser nächstes DIY-Projekt von AOSEED bietet vor allem Kindern aller Altersgruppen oder auch allen anderen kreativen Köpfen die Möglichkeit, ihre Ideen zum Leben zu erwecken. Mit X-KIT lassen sich mit Hilfe von 3D-Design, 3D-Druck und Coding Spielzeug-Roboter kreieren. Dabei lassen sich Teile entwerfen, die mit Hilfe der Hub anclever App mit voreingestellten Parametern und durch einen beliebgigen 3D-Drucker in 3D-gedruckte Teile verwandelt werden können. Ob Dschungel-Trucks oder intelligente Roboter, die den Spuren folgen – X-KIT setzt der Kreativität keine Grenzen. Darüber hinaus lassen sich jedoch die existierenden Vorlagen auch nach Belieben umgestalten. Außerdem bietet das modulare 3D-Design über 650 Roboterkomponenten, mit denen per Drag&Snap ganz neue Modelle erstellt werden können. Beim Kodieren der Roboter angelangt, stehen zwei verschiedene Modi zur Verfügung, je nach persönlichem Kenntnisstand. Somit können die Roboter am Ende mit dem Programm und einer Konsole gesteuert werden. Für den Zusammenbau der gedruckten Teile bietet X-KIT außerdem animierte Anleitungen. Das Robot Creation Kit ist derzeit für $ 179 erhältlich.

Bild: AOSEED

TOPS

TOPS (Tranverser of Planar Surfaces oder SPOT rückwärts buchstabiert) ist ein teilweise 3D-gedruckter 12DOF-Roboter mit vier Füßen, der von Aaed Musa, Student an der Purdue University, gebaut wurde. TOPS ist stark von James Brutons openDogV3-Roboter inspiriert und hat 4 Monate Bauzeit und $ 3300 gekostet. Von seinem Gesamtgewicht von 13,43 kg stammt etwa ein Drittel, d.h. 4,53 kg, aus 3D-gedruckten Teilen, die mit einem Creality CP-01 3D-Drucker hergestellt wurden, darunter kundenspezifische QDD-Aktoren und ein 9:1-Planetengetriebe. Der Roboter verfügt auch über 3D-gedruckte Füße, die mit Silikon beschichtet sind und speziell entwickelt wurden, um den natürlichen Gang eines echten Hundes zu imitieren. Das ist sogar so gut gelungen, dass der Schöpfer den Roboter sogar zum Tanzen gebracht hat! Sehen Sie sich das im folgenden Video an:

Otto

Beim Otto DIY handelt es sich um einen interaktiven, pädagogischen Roboter, mit dem Kinder ihre ersten Versuche in der Robotertechnik und Kodierung machen können. Otto wurde mit Unterstützung von HP entwickelt und ist derzeit in drei Versionen verfügbar: Als HP Otto Builder Kit, wobei die Teile schon gedruckt geliefert werden und der Roboter dann mit Rädern, einem Motor und Zusatztools ausgestattet werden kann, sodass er auch Geräusche macht und Melodien abspielt. Beim DIY Builder Kit sind die 3D-gedruckten Teile ebenfalls bereits im Lieferumfang enthalten und es muss nur noch die Elektronik verschaltet werden, damit der kleine Otto laufen kann. Das DIY Maker Kit kommt mit einer Druckanleitung und Open-Source-Modellen und ist die beste Version für alle, die Zugang zu einem 3D-Drucker haben und ihren Roboter personalisieren möchten. Nach dem Druck muss die gelieferte Elektronik eingesetzt werden und die Bewegungen des Otto-Roboters müssen kodiert werden. Die Kodierung kann mithilfe einer Browser-App erfolgen und ist äußerst intuitiv. Otto liefert daher nicht nur eine Einführung in die Robotertechnik, sondern auch jede Menge Spaß.

Humanoide Roboter

Atlas

Die humanoiden Atlas Roboter von Boston Dynamics haben jüngst mit ihrer Performance beim Durchlaufen eines Parkour für Aufsehen gesorgt und die Internetwelt ins Staunen versetzt. Auch wenn das Video zum viralen Hit wurde, so zielt Boston Dynamics mit der Performance darauf ab, die Grenzen des Möglichen zu testen, um Atlas basierend auf den Extremsituationen weiterzuentwickeln. Das Unternehmen setzt bei der Entwicklung der Atlas Roboter auf 3D-gedruckte Komponenten, so werden beispielsweise die Beine im 3D-Druckverfahren hergestellt, welche die Implementierung von Hydraulikleitungen in die Struktur ermöglicht. Außerdem wurde die additive Fertigung zur Herstellung von maßgeschneiderte Servoventile genutzt. Welche Figur Atlas schließlich im Parkourgelände macht, sehen Sie am besten selbst! 

Reachy

Das französische Unternehmen Pollen Robotics hat Reachy entwickelt, einen ausdrucksstarken Open-Source-Humanoiden, der in Python programmiert und 3D-gedruckt werden kann. Der mit einem Torso, einem Kopf und Armen ausgestattete Roboter zeichnet sich durch die Interaktion mit Menschen und die Handhabung von Gegenständen aus. Die Innovation liegt in seiner jüngsten Fähigkeit, sich mithilfe einer neuen mobilen Basis zu bewegen, die eine flüssige Navigation und eine automatische Erkennung der Umgebung bietet. Ausgestattet mit drei omnidirektionalen Rädern, mehreren Sensoren und LiDAR für die Kartierung kann Reachy nun auf ein breiteres Spektrum von Anwendungen und einen erweiterten Arbeitsbereich zugreifen. Sein Kopf kann sich frei bewegen und seine Antennen ermöglichen die Übertragung von Emotionen. Außerdem können seine Arme, die in Größe und Bewegung denen eines Erwachsenen ähneln, bis zu 500 Gramm heben.

Pib

Der PIB (oder Printable Intelligence Bot) ist ein 3D-druckbarer humanoider Roboter, der zu Hause ausgedruckt werden kann. Der von der deutschen Firma PIB.Rocks entwickelte Roboter dient als vielseitiges und anpassbares Lehrmittel und als Plattform, die Schülerinnen und Schüler in den MINT-Unterricht einbindet. PIB verfügt über ein modulares Design, das es den Nutzern ermöglicht, Komponenten wie Sensoren, Aktoren und Steuerungen einfach hinzuzufügen und aufzurüsten, was eine breite Palette von Bildungsaktivitäten und Projekten ermöglicht. Upgrades und Anbauteile können direkt von der Website des Unternehmens heruntergeladen werden, zusammen mit Schritt-für-Schritt-Anleitungen und detaillierten Tutorials, die den Nutzern helfen, ihre Bots richtig zu konstruieren. Darüber hinaus ist PIB mit einer grafischen Programmierschnittstelle ausgestattet, die den Zugang für Benutzer aller Kenntnisstufen gewährleistet. Der PIB wurde entwickelt, um Neugier und Kreativität zu wecken und das Erlernen von MINT-Fähigkeiten zu einer unterhaltsamen und ansprechenden Erfahrung für junge Lernende zu machen.

Bild: Ron Hübner, NN 

Forschungsprojekte

Mikro-Roboter vom Georgia Institute of Technology

Während die meisten von Menschen entworfenen Roboter relativ groß sind, ist dies nicht immer der Fall. Am Georgia Institute of Technology haben Forscher mikroskopisch kleine 3D-gedruckte Roboter entwickelt. Die so genannten „Mikro-Borsten-Roboter“ sind mit bloßem Auge kaum sichtbar und können durch winzige Vibrationen gesteuert werden. Wie Ameisen arbeiten die mikroskopisch kleinen Roboter in Teams und sind in der Lage, Materialien zu transportieren. Für die Herstellung der Mikro-Bots verwendete das Team der Georgia Tech den Photonic Professional GT 3D-Drucker von Nanoscribe, der auf dem Zwei-Photonen-Polymerisationsverfahren (2PP) basiert. Nach Angaben des Herstellers ermöglicht diese Technologie ein hohes Maß an Präzision und Detailgenauigkeit und eignet sich hervorragend für den Mikrodruck.

Pleurobot

Der 3D-gedruckte Roboter Pleurobot ahmt einen Salamander nach und wurde von der Ecole Polytechnique de Lausanne in der Schweiz entwickelt. Dieser Amphibienroboter ist für Neurowissenschaftler, Biomechaniker, Funktionsmorphologen und Paläontologen sowie für Robotiker von praktischem Nutzen. So wird Pleurobot beispielsweise Forschungen im Bereich Tetraplegie vorantreiben, weil Forscher mit Hilfe des Roboters bessere Erkenntnisse zur Anatomie und motorischen Fähigkeiten gewinnen können.

Softroboter der UC San Diego Jacobs School of Engineering

An der Jacobs School of Engineering der University of California San Diego arbeiten Ingenieure an einer sogenannten Soft-Robotik, d.h. an der Konstruktion von Robotern aus nachgiebigen Materialien, welche häufig von den Bewegungen lebender Organismen inspiriert werden. Im Rahmen dieser Projekte haben die Forscher 3D-gedruckte, insektenähnliche Roboter entworfen und getestet. Unter Verwendung von FDM sowie Filamenten wie ABS oder PLA wurden die Insekten mit einem Flexoskelett-Verfahren hergestellt und den Komponenten starre Elemente hinzufügt, so dass diese trotzdem ihre Flexibilität behalten. Es ist nicht das einzige Soft-Robotik-Projekt der Schule, das den 3D-Druck nutzt, in Zukunft werden weitere Vorhaben erwartet.

Schwimmende Mikrobots

Forscher der Purdue University in Indiana, USA, arbeiten seit Jahren an der Entwicklung von Mikrobots, die nur so groß sind wie ein menschliches Haar. Diese Mikrobots sind in der Lage, mit einer Geschwindigkeit von zwei Millimetern pro Sekunde zu schwimmen, und ihre Flugbahn wird aus der Ferne gesteuert. Eine neue und fortschrittlichere Form dieser Roboter sind 3D-gedruckte schwimmende Mikroroboter. Die Zusammensetzung der Mikroroboter ist einfach: sie bestehen aus Kopf und Schwanz. Sein einfaches Aussehen schmälert jedoch nicht sein Potential. Der Schwanz aus Hydrogel, der als Propeller fungiert, wurde mit der 3D-Drucktechnik der Zwei-Photonen-Polymerisation hergestellt. Dank dieser Methode kann sich der Mikrobot an verschiedene Umgebungen anpassen, ohne seine Funktion zu verändern. Es ist zu hoffen, dass dieses Projekt weitergeführt wird und dass schwimmende Mikroroboter in Zukunft medizinische Verfahren wie die Analyse der Körpernavigation oder die gezielte Verabreichung von Medikamenten erleichtern können.

Von der Natur inspirierte Roboter Filobot und I-Seed

Zu den Instituten, die mit der Verwendung des 3D-Drucks zur Herstellung weicher Roboter experimentieren, gehört das Italienische Institut für Technologie (ITT) in Genua. Hier versuchen die Forscher, Soft-Robotik-Projekte zu realisieren, die neue Technologien und Biomimikry kombinieren. So haben die Forscher das Projekt I-Seed ins Leben gerufen, um eine neue Generation flexibler, autonomer und biologisch abbaubarer Miniaturroboter mit Hilfe des 4D-Drucks zu entwickeln. Diese von Pflanzensamen inspirierten Roboter wären in der Lage, die Temperatur und Feuchtigkeit von Boden und Luft zu analysieren und zu überwachen und das Vorhandensein von Schadstoffen zu erkennen. Ein weiteres interessantes Projekt ist Filobot, ein sich selbst generierender Roboter, der von Kletterpflanzen inspiriert ist. Der Roboter verfügt über einen rotierenden Kopf, der ein thermoplastisches Filament (mit Hilfe eines FDM-Verfahrens) aufträgt, das nach und nach seinen Körper formt und streckt. Dank Bewegungssensoren ist der Roboter in der Lage, sich zu orientieren und zu bewegen, indem er auf äußere Reize wie Schwerkraft, Licht und Schatten reagiert, genau wie eine echte Pflanze. Für Wissenschaftler könnte das Projekt bei der Erforschung von Gebieten helfen, die für Menschen unwirtlich oder unzugänglich sind.

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