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Präambel: Der Begriff »Autonomik« wird vom  Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) für das Verbundprojekt  »AUTONOMIK für Industrie 4.0« verwendet. Das BMWi-Projekt ist ein Technologieprogramm, in dem insgesamt 14 Verbünde aus Wissenschaft und Industrie, die sich im Rahmen eines Technologiewettbewerbs für eine Förderung durch das BMWi qualifiziert haben, mitwirken. Mehr dazu unter www.autonomik40.de

Das Informationsportal www.industry-focus.info verwendet die Rubrik »Autonomik« zur Berichterstattung über den Stand der Entwicklung von autonomen Systemen und zur journalistischen Darstellung der wirtschaftlichen Perspektiven von solchen autonomen,  teilautonomen und automatisierten technischen Entwicklungen.

Als ein wichtiger Zukunfts- und Technologieaspekt der Autonomik gilt das »Autonome Fahren«. In dieser Rubrik finden daher Interessierte auch  Themen und Forschungsberichte zum Autonomern Fahren.

Basics: Sense, Think, Act: Drei Schritte zum automatisierten Fahren ۞Der erste autonom fahrende Lkw mit US-Straßenzulassung

۞Autonome Elektrofahrzeuge als zukunftsweisende Transportlösung

۞Das autonom fahrende Fahrzeug „microSNAP“

Autonomik

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Bionic-Ameise

Bionische Ansätze in der Schwarm-Robotik

 

Können mit künstlichen Bionic-Ameisen die Arbeitstechniken von echten Ameisenschwärmen übernommen werden? Welche Fähigkeiten können künstliche Ameisen realisieren, und was ist über die Fähigkeiten natürlicher Ameisen bekannt?

 

Die Beobachtung naturgegebener Phänomene und die damit verbundenen Bestrebungen, die beobachteten Zusammenhänge zu analysieren, zu strukturieren und in der menschlichen Lebenswelt nutzbar zu machen, ist ein stetiger, vielfältiger Prozess und hat bereits etliche erfolgreiche Beispiele vorzuweisen. Die zu beobachtende Komplexität solcher Phänomene lässt sich allerdings nicht ausschließlich durch eine Wissensdisziplin alleine beschreiben. Die moderne Wissenschaft nutzt hierzu die Bionik. Der Zoologe Werner Nachtigall gilt als einer der Begründer dieser relativ neuen Wissenschaftsdisziplin, die sich systematisch mit der technischen Umsetzung und Anwendung von Konstruktionen, Verfahren und Entwicklungsprinzipien biologischer Systeme befasst. Nach Nachtigalls Definition gehören zur Bionik auch Aspekte des Zusammenwirkens belebter und unbelebter Teile und Systeme sowie die wirtschaftlich-technische Anwendung biologischer Organisationskriterien. Und auch der Verband Deutscher Ingenieure (VDI) definiert Bionik als solche Forschungs- und Entwicklungsansätze, die ein technisches Anwendungsinteresse verfolgen und auf der Suche nach Problemlösungen, Erfindungen und Innovationen Wissen aus der Analyse lebender Systeme heranziehen und dieses Wissen auf technische Systeme übertragen. Der Gedanke der Übertragung von der Biologie zur Technik ist dabei das zentrale Element der Bionik. (Vgl. hierzu Wikipedia, Bionik)

 

Robotik als Bionic-Schwerpunkt

 

Die aktuelle Darstellung bionischer Phänomene ist im industriellen Umfeld hauptsächlich auf die Robotik ausgerichtet und wird zurzeit einerseits in der technischen Autonomie von Robotern (MRK, Humanoide, Drohnen, Kampfroboter, usw.) und andererseits in der Verbindung von Künstlicher Intelligenz und Robotersystemen interpretiert, teilweise implementiert und erprobt.. In der Beobachtung sind jedoch deutliche Grenzen feststellbar, deren Überwindung mit sehr vielen Fragezeichnen verbunden ist

Bildquelle: Festo AG & Co. KG

Einen etwas anderen Ansatz, vergleichbar mit der »Schwarmstrategie« in der Agrartechnik, bei der eine Vielzahl von teilautonomen Agrarmaschinen (z. B. Traktoren mit Arbeitsgeräten oder Vollernter) gemeinsam eine Arbeitsvolumen bewältigt, hat einen eher ökonomischen Hintergrund. Dies verdeutlicht auch das Projekt Bionic Ants des Unternehmens Festo. Hierbei handelt es sich um das Verhalten von Ameisen, in deren Schwarmverhalten eine extrem ausgeprägte Arbeitsteilung sowie soziale Lebensformen vorhanden sind. Dieser Ansatz soll aufzeigen, wie sich Bionik wirtschaftlich und technologisch auswirken kann. Das Unternehmen Festo, ein global aufgestelltes innovatives und mittelständisches Unternehmen, hat hierzu den erwähnten Lösungsansatz vorgestellt.  Allerdings muss bei genauer Betrachtung hinterfragt werden, welcher reale Bionic-Ansatz dabei bedeutsam werden soll.

 

Künstliche Ameisen als autonome Bionic-Objekte

 

Festo stellte 2015 künstliche Ameisen in den Mittelpunkt des Projekts. Diese bionischen künstlichen Ameisen bestehen aus lasergesinterten Bauteilen, die anschließend im 3D-MID-Verfahren mit sichtbaren Leiterstrukturen veredelt wurden. Die erforderlichen elektronischen Funktionsbausteine werden als elektroniische Schaltungen auf den künstlichen Ameisen angebracht. Die Bauteile übernehmen dadurch konstruktive und gleichzeitig elektrische Funktionen. Bis zu diesem Punkt steht die für 3D-Kunstoffbauträger verwendete MID-Technologie eindeutig im Vordergrund. Folglich wurde die Entwicklung der bionischen Technologieträger BionicANTs von der  Forschungsvereinigung »Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V.« mit dem MID-Innovationspreis 2015 ausgezeichnet.

Der zweite von Festo in den Vordergrund gestellte Aspekt besteht darin, mit den BionicANTs auf Basis der 3D-MID-Technologie große Potenziale für die Zukunft der Automatisierungstechnik und den Einsatz in künftigen Produktionssystemen aufzuzeigen. Wie es dazu in einer Pressemitteilung heißt »...realisiert Festo mit den BionicANTs erstmals Miniaturroboter auf Basis dieser Technologie. Der bionische Technologieträger ist vom natürlichen Vorbild einer Ameise inspiriert. Er veranschaulicht, wie durch autonomes Entscheiden und kooperatives Verhalten effizient zusammengearbeitet werden kann.«

Weiter heißt es in der Pressemitteilung: »Aufgrund der 3D-MID-Technologie konnten auf der nur 13,5 cm langen Ameise alle mechanischen und elektronischen Funktionen auf geringstem Raum untergebracht werden und exakt aufeinander abgestimmt werden –  das sei Funktionsintegration in vollendeter Form.«

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