Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens ...

GRUNDLAGEN 8
2 Grundlagen
2.1 Überblick über die Historie „pneumatischer Muskeln“
Die Entwicklung „pneumatischer Muskeln“ beginnt mit der Entwicklung von
Druckluftschläuchen.
1892 beschreibt eine Patentschrift die Ummantelung von Gummischläuchen, 1931
folgt die Definition des „neutralen Winkels“ der Gitterstruktur (s.u.).
Neben der technischen Forschung wurden Ende des 19. Jahrhunderts kinematische
Prinzipien der Biologie erforscht und die Übertragbarkeit auf Maschinen und Technik
erörtert. In diesem Zusammenhang bildete Prof. Dr. Reuleaux 1872 (Studie unter
dem Namen „Kinematik im Tierreich“) das Prinzip eines Muskels mit einem
Gummischlauch nach.
In den 60er Jahren begannen amerikanische Forscher mit Kontraktionsmembranen
zu experimentieren. Hierbei entstand das Konzept des ersten pneumatischen
Muskels, der McKibben Muskel, mit dem lineare Zugkräfte erzeugt werden können.
Der McKibben Muskel wurde von der Bridgestone Rubber Company TM für den
Einsatz in Robotern weiterentwickelt und vermarktet. Heute wird er unter dem
Namen „Air Muscle“ von der Firma Shadow Rubber Company TM vertrieben.
Seit den 70er Jahren forschen diverse Firmen auf dem Gebiet pneumatischer
Muskeln und deren Anwendung. In diesem Zusammenhang entstanden u.a. die
wissenschaftlichen Arbeiten „Design and Control of a Robotic Leg with Braided
Pneumatic Actuators” und “Study of Human Motion Control with a Physiology Based
Robotic Arm and Spinal Level Neural Controller” [13, 14].
2.2 Fluidic Muscle FESTO
Die pneumatischen Muskeln von FESTO bestehen aus einem Schlauchsegment und
zwei Anbindungselementen (Abbildung 2). Das Schlauchsegment besteht aus einem
Gummi-Kevlar-Geflecht in Schlauchform. Die Anbindungselemente aus Aluminium
dienen zur Befestigung der Muskeln.
STUDIENARBEIT PNEUMATISCHE MUSKELN
MARTIN HILSE & CHRISTOPH GUTBROD