Am Reconfigurable Robotics Lab (RRL) der ETH Lausanne (EPFL) wird an der Entwicklung neuartiger Robotersysteme wie Soft- und Origami-Robotern geforscht - neu mit Unterstützung eines Yaskawa Cobots HC10. Am 28. Mai wurde der Roboter offiziell übergeben. Sie bestehen aus drei- oder mehreckigen Modulen, können zu den unterschiedlichsten Formen zusammengesetzt werden und sich in alle Richtungen bewegen. „Unsere Roboter sind inspiriert von der japanischen Kunst des Papierfaltens. Deshalb nennen wir sie ,rekonfigurierbare Origami-Roboter‘“, erklärt Alexander Schüßler, Doktorand am Reconfigurable Robotics Lab (RRL) der ETH Lausanne (EPFL).
Die Forschung des Labors widmet sich der Erfindung interaktiver Robotersysteme mit neuartigen Fertigungstechniken und Integrationsprozessen, die die Grenzen der mechanischen Eigenschaften erweitern. Diese Bemühungen ermöglichen die Entwicklung von weichen, rekonfigurierbaren und interaktiven Robotern, die sich der Umwelt sehr bewusst sind und umfangreiche Anwendungen in tragbarer Technologie, medizinischen bzw. Rehabilitationssystemen und persönlichen Robotern haben sollen.
Cobot oder Roboter - je nach Anforderung
Das RRL an der ETH Lausanne besteht seit 12 Jahren. Im Team wirken Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichsten Disziplinen. Für ihre Forschungen können sie auf ein breites Spektrum an Werkzeugen und Ausrüstung zurückgreifen. Ein Industrie-Roboter fehlte dem Lab jedoch bisher. „Für ein Robotics-Labor klingt das schon ein bisschen ungewöhnlich“, bestätigt Alexander Schüßler. Besonders präzises und hoch qualitatives Arbeiten waren wesentliche Kriterien, die bei der Auswahl zum Tragen kamen: Durch den Einsatz des neuen „wissenschaftlichen Mitarbeiters“ bei Experimenten werden die Ergebnisse wiederhol- und nachvollziehbar und die Daten belastbarerer.
Seit 28. Mai 2024 unterstützt ein Yaskawa Cobot HC10 das Team bei seinen Forschungen. Der 6-Achs-Roboter mit einer Traglast von 10 Kilogramm und einer absoluten Reichweite von 1.379 Millimetern (effektive Reichweite 1.200 Millimeter) ist ein Cobot, ein kollaborativer Roboter, und damit geeignet für den schutzzaunlosen Betrieb und die einfache und sichere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter. Je nach Anforderung kann der HC10 aber auch als hochwertiger Industrieroboter mit sicher überwachtem Betrieb und voller Leistung und Geschwindigkeit eingesetzt werden.
Beeindruckende Präzision und Geschwindigkeit
„Die Präzision des Industrieroboters ist beeindruckend“, sagt Alexander Schüßler. „Wir sind Forscher und deshalb gewohnt, dass unsere Roboter voller Herausforderungen sind - normalerweise sind wir damit beschäftigt, Probleme zu lösen und Fehlfunktionen in den Griff zu bekommen. Beim HC10 ist das ganz anders: Schon die Installation war sehr einfach. Jetzt können wir ihn einfach einschalten, und er führt alle Bewegungen mit höchster Präzision und Qualität durch.“ Zum Einsatz kommt der HC10 derzeit vor allem für Kraftmessungen und um Daten über das Verhalten der rekonfigurierbaren Roboter bei schnellen Bewegungen zu sammeln. „Präzision und Geschwindigkeit waren für uns ganz wesentliche Anforderungen, und diese fanden wir nur bei Yaskawa erfüllt. Der Schweizer Yaskawa-Partner Swiss Drives hat uns zudem hervorragend beraten und auch bei der technischen Abwicklung zur Seite gestanden“, erklärt Alexander Schüßler. Für Swiss Drives ist es von großer Bedeutung, den Marktanteil in der ganzen Schweiz nachhaltig auszubauen, da das Portfolio von Yaskawa zusammen mit dem umfassenden Applikations-Know-how jedem Kunden einen echten Mehrwert bietet.
„ROS 2“ als gemeinsame Plattform für Cobot, rekonfigurierbare Roboter und Sensoren
Die Forscher verbinden den Cobot-Controller und den Controller der rekonfigurierbaren Roboter über das Robot Operating System „ROS 2“ miteinander, eine flexible und modulare Open-Source-Softwareplattform, die von Yaskawa unterstützt wird. Auch andere Sensoren können an „ROS 2“ angeschlossen werden, beispielsweise für Druck oder Infrarot. „So können wir zum Beispiel Daten zu Mensch-Roboter-Interaktionen erheben, selbst wenn sich nicht beide am gleichen Ort befinden - sogenannte ‚remote human interaction‘“, erklärt Schüßler.
Auch Prof. Jamie Paik, außerordentliche Professorin am RRL, freut sich über ihren neuen „wissenschaftlichen Mitarbeiter“: Denn dank des HC10 erhalten die Forscher bei ihren Versuchen nicht nur viel mehr Daten, sondern diese sind auch genauer. „In der Forschung ist die Reproduzierbarkeit, Wiederholung und Konsistenz sehr wichtig, um wissenschaftlich zu arbeiten“, erklärt Jamie Paik. Und sie wagt einen Blick nach vorne: „Der Cobot ermöglicht uns heute neuartige Experimente - in Zukunft eröffnet er uns aber vielleicht auch Möglichkeiten und Experimentierfelder eröffnen, an die wir heute noch gar nicht denken.“
Bruno Schnekenburger, Geschäftsführer der Yaskawa Europe unterstreicht: „Förderung von Bildung- und Forschungseinrichtungen ist seit Jahren eine Selbstverständlichkeit für uns. Die Mission von Yaskawa ist es, mit seiner Technologie unser Leben zu erleichtern und einen Beitrag für die Zukunft zu leisten. Deswegen unterstützt Yaskawa unter anderem auch die ‚ROS2‘-Schnittstelle, die vorrangig im Universitären und Forschungsumfeld zum Einsatz kommt“.
Reconfigurable Robotics Lab (RRL) der ETH Lausanne
Das RRL forscht zu Design, Antriebstechnik, Herstellung und Steuerung von interaktiven Robotersystemen, die die Grenzen traditioneller Robotik-Systeme überwinden. Dazu gehören neuartige Roboterkonzepte wie Origami- und Soft-Roboter, neue Technologien für Antrieb und Sensorik sowie Modellierung und Steuerung. Die ETH Lausanne (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL) ist mit rund 12.000 Studierenden und Doktorierenden aus über 120 Ländern und mehr als 370 Laboren eine der wichtigsten technisch-naturwissenschaftlichen Universitäten der Schweiz und in Bereichen wie erneuerbare Energien, Medizintechnik, Neurotechnologien, Materialwissenschaften und Informationstechnologien tätig.
