Diverses Orbitale Werkschau

Als Partner bauen deutsche Forscher und Unternehmen an vielen internationalen Raumfahrzeugen mit. Eigene Missionen sollen sie für mehr Führungsrollen qualifizieren.

Den Weltraum erobern – davon träumen Kinder und Astronauten. Aber die Zukunft gehört Robotern, die auf fernen Planeten Proben nehmen, Flüge quer durchs All absolvieren und Weltraumschrott entsorgen. Viele dieser Hightech-Geräte sind made in Germany: Denn deutsche Unternehmen haben sich in den vergangenen Jahren konsequent an die Spitze der internationalen Weltraummissionen gearbeitet. Mit teils spektakulären Ideen.

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Vergessen Sie Teflonpfannen: Weltraumrobotik-Forscher entwickeln technische Systeme, die auf der Erde begierig aufgegriffen werden.

Sichere Hand

Bei vielen Eingriffen werden Patienten nicht mehr aufgeschnitten, sondern mit feinen Instrumenten operiert, die der Arzt an Sonden einführt. Macht er das nicht mit den eigenen Händen, sondern mit ferngesteuerten Armen, kann er präziser arbeiten – das zeigen die Erfahrungen mit dem US-amerikanischen Chirurgieroboter Da Vinci. Weil Teleoperationen auch für Astronauten interessant sind, hat das DLR auf Basis seiner fühlenden Leichtbauarme die Alternative Mirosurge entwickelt. Der deutsche Chirurgieroboter soll leichter, flexibler und dank seiner hoch entwickelten Motorgelenke präziser sein als der US-Monopolist. Künftig soll er auch Routinevorgänge selbst durchführen und Operationen am schlagenden Herzen ermöglichen – der Chirurg sieht auf dem Monitor ein stehendes Bild. Derzeit arbeitet das DLR an der Markteinführung.

Vier Finger reichen

Der Daumen ist das Erfolgsgeheimnis der menschlichen Hand, der kleine Finger dagegen durchaus verzichtbar. Das erklärt die sparsame Optik der Roboterhand, die das DLR zusammen mit dem chinesischen Harbin Institute of Technology entwickelt hat – das Raumfahrtinstitut baut aber auch eine designpreisgekrönte Hand mit fünf Fingern. Jeder enthält ein komplexes System aus winzigen Motoren, Sensoren und Chips. Solche mechatronischen Systeme werden auf dem Robotikmarkt immer wichtiger, sagt Roko Tschakarow vom Hersteller Schunk, der die DLR-Hände in Lizenz baut und auch Komponenten wie die Kraftsensoren vermarktet: „Die Pneumatik verliert an Bedeutung, man spürt den Trend zu den elektrischen Systemen.“ Die seien flexibler. Für einfache Anwendungen übrigens reichen auch schon mal drei Finger.

Virtueller Wald

Roboter brauchen ein 3-D-Bild ihrer Umgebung, damit sie sich orientieren und ihre Aktionen planen können. Kameras, Laserscanner und Berechnungsmethoden, die dabei auf fernen Planeten nützen, können im deutschen Wald nicht schaden: Forscher der RWTH Aachen und der Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung (RIF) arbeiten daran, mithilfe von Beobachtungssatelliten und Flugdrohnen ganze Wälder Stamm für Stamm zu erfassen. Mit den Daten sollen Ernteroboter zielgenau jeden beliebigen Baum anfahren, fällen und verarbeiten können; GPS wäre zu ungenau. Für Forstarbeiter entstehen Simulatoren, in denen sie den Umgang mit Vollerntern üben. Forstwirte könnten ihre Flächen präziser bewirtschaften – und nach Stürmen das Ausmaß der Zerstörung baumgenau ermitteln, indem sie neue Bilder machen lassen.

Meeresfrüchte

Furchtbar sehe es auf dem Meeresboden aus, wo die Industrie in den 70er-Jahren den Abbau von Rohstoffen getestet hat, sagt Frank Kirchner vom Bremer Robotik-Zentrum des DFKI. „Richtige Autobahnen haben die da reingepflügt.“ Er will im Verbundprojekt Marit21 Roboter entwickeln, die behutsamer vorgehen, wenn sie unter Wasser Abbaugebiete erkunden, Förderanlagen aufbauen, betreiben und schließlich wieder beseitigen. Miese Sicht, kaum Orientierungspunkte, praktisch keine Schwerkraft, eine für Menschen lebensfeindliche Umgebung: „Wir begegnen hier fast den gleichen Bedingungen wie im All“, sagt der Forscher, der Systeme für beide Bereiche entwickelt. Der wichtigste Unterschied: „Unter Wasser reden wir über einen richtigen Markt“, glaubt Kirchner. „Für Deutschland ist der Zugang zur Tiefsee entscheidend.“

Sensibler Arm

„Ob ein Roboter feinfühlig Klaviertasten drückt oder Getriebe zusammenbaut – die Grundlagen sind die gleichen“, sagt Ralf Koeppe, Entwicklungschef beim deutschen Marktführer Kuka. Klassische Roboter können beides nicht: zu schwer, zu gefühllos. Anders der Leichtbauarm, den das DLR für den Roboter Justin entwickelte und den Kuka in Lizenz baut. Seine Gelenke spüren jede Berührung, deswegen könnte er sogar gefahrlos neben Menschen arbeiten. Industriepremiere feierte der Arm bei Daimler im Getriebebau, Kuka entwickelt außerdem einen mobilen Roboter für flexible Fabriken. „Die Modelle, mit denen wir solche dynamischen Systeme berechnen, kommen aus der Raumfahrt“, sagt Koeppe. Der Transfer der wegweisenden Entwicklungen in die Industrie sei nicht ohne: „Da müssen Sie auf Augenhöhe arbeiten können.“

Fährst heute du?

Die gleiche Technik, mit der Raumsonden die Marsoberfläche vermessen, soll in neueren Autos Unfälle verhindern: Erste Daimler-Modelle haben einen Ausweichassistenten, der mit einer Stereokamera die Fahrbahn beobachtet. Langfristig wollen Forscher Autos bauen, die völlig selbstständig fahren, ein Roboterfahrzeug auf VW-Basis hat 2007 den „Urban Challenge“-Wettbewerb der US-Wehrforschungsbehörde Darpa gewonnen. Das DLR, von dem die Bildverarbeitung für das Daimler-System stammt, arbeitet auch daran, alle Systeme im Auto elektromechanisch zu machen: Motor, Lenkung, Stoßdämpfer, Bremse, alles wird – wie bei Planetenfahrzeugen – in die Räder integriert, mit Hochleistungsmotoren betrieben und vom Fahrer drahtlos gesteuert. Sein Konzept-Elektroauto Robomobil stellt das DLR auf der Automatica-Messe im Juni vor.

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