Faltungsbasierte, plattenartige Gelenkstrukturen in der Robotik am Beispiel einer Deltakinematik

Merz, Judith; Laudahn, Simon; Abdul-Sater, Kassim

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Klasse der faltungsbasierten Gelenkstrukturen und deren Verwendung als kinematische Grundstruktur in Robotersystemen. Die Strukturen lassen sich unter Verwendung plattenartiger, starrer Segmente sog. starr faltbarer Origami Faltmuster ableiten, sodass der Beitrag dem sog. origami-based engineering, und innerhalb dessen der origami-basierten Robotik zuzuordnen ist. Auf Basis eines Überblicks zum Stand der Forschung in diesem Bereich, geben wir Beispiele zu faltungsbasierten Roboterstrukturen. Zentrale Motivation zur Auseinandersetzung mit solchen Strukturen ist dabei das Potenzial verbesserter Steifigkeitcharakteristiken, die sich durch eine ’Plattenbauweise’ ergeben können. Als Ergebnis einer kinematischen Analyse der Grundbausteine des starrfaltbaren Miura-Ori Faltmusters werden Möglichkeiten zur Realisierung einer Delta Roboterarchitektur mit faltungsbasierten, plattenartigen Substrukturen diskutiert.

This contribution addresses the class of folding-based joint structures and their use as basic kinematic structure in robotic systems. The structures can be derived by using plate-like, rigid segments of so-called rigidly foldable origami patterns, so that this contribution can be associated with the field of origami-based engineering or origami-based robotics. Based on an overview of the current state of research in this area, we give examples of a foldable robot structure. The central motivation for studying foldable structures is the potential of improved stiffness characteristics, which can result from a ’plate-like linkage design’. As a result of a kinematic analysis of the basic building blocks of the rigidly foldable Miura- Ori folding pattern, we discuss possibilities for the realisation of a delta robot architecture with folding-based, plate-like substructures.

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Merz, Judith / Laudahn, Simon / Abdul-Sater, Kassim: Faltungsbasierte, plattenartige Gelenkstrukturen in der Robotik am Beispiel einer Deltakinematik. 2020.

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