Biologie

Struktur und Funktion

Der Rüssel eines Elefanten wird vielseitig verwendet. Die Aufnahme von Nahrung und Wasser können nur mit seiner Hilfe vollzogen werden. Gras wird mit dem Rüssel umklammert, ausgerissen und zum Mund geführt. Elefantenrüssel sind gekennzeichnet durch eine flexible und nachgiebige Balgstruktur. Er besteht aus ca. 40.000 Muskeln und ist ein echtes Wunderwerkzeug. Längs- und quergestreifte Muskeln machen den Rüssel stark und beweglich. Der Rüssel dient zum Atmen, Greifen, Riechen, Saugen und Tasten.

Biodiversität

Elefanten sind Säugetiere und leben in Herden. Ein Elefantenbulle kann 3,5 m groß sein und 7.000 Kilogramm wiegen. Sie fressen bis zu 200 kg Pflanzen am Tag. Heute gibt es noch drei Arten von Elefanten. Der Afrikanische Elefant lebt in Afrika. Der Asiatische Elefant kommt von Indien bis Südostasien vor. Zum Greifen der Pflanzen werden die Rüsselfinger eingesetzt. Dabei unterscheidet sich die Greiftechnik je nach Elefantenart. Afrikanische Elefanten haben einen Rüssel mit zwei Greiffingern, während der Asiatische Elefant einen Rüssel mit einem Greiffinger besitzt.

Greifertechnologie

Die fließenden Bewegungen der Fischflossen sind natürlich auch für die Technik interessant. Eine ganz besondere Anwendung sind Greifer bei denen zwei oder mehr flossenähnliche Teile verwendet werden wie beim Bionic Elephant. Es zeigt sich nämlich, dass mit dieser Konstruktion die verschiedensten Gegenstände gut angepackt und umschlossen werden können. Dabei schmiegt sich der Greifer der jeweiligen Form von Obst, Eiern oder Werkstücken.

Robotik / Cobot

Gängige Roboter bestehen aus Stahl oder anderen harten Materialien, sind oft schwer und kräftig. Um Verletzungen zu vermeiden, arbeiten Industrieroboter daher in einem „Käfig“. Ein Zusammenarbeiten mit Menschen ist häufig gefährlich. Nach dem Vorbild des Elefantenrüssels lassen sich Roboterarme nachgiebig gestalten und so mit Menschen interagieren. Cobot ist ein Unterbegriff der Robotik. Als kollaborativer Roboter oder kurz Cobot wird ein Industrieroboter bezeichnet, der mit Menschen gemeinsam arbeitet und sie unterstützt. Mensch und Roboter sind im Produktionsprozess nicht getrennt, sondern arbeiten direkt zusammen.

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

Antriebssysteme

Ein Servomotor besteht aus einem Motor, einer Welle und Sensoren. Die Sensoren können die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Welle messen und daraus die Position der Welle bestimmen. Der Begriff Servomotor kommt von seinem Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und wird im Allgemeinen für verschiedene gut regelbare elektrische Motoren verwendet. Dabei gibt es verschiedene Bauarten.

Optimieren

Elefantenrüssel sind gekennzeichnet durch eine flexible und nachgiebige Balgstruktur. Er besteht aus ca. 40.000 Muskeln und ist ein echtes Wunderwerkzeug.

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

Biologie

Anpassungsfähigkeit

Chamäleons sind faszinierende Wesen mit vielen speziellen Eigenschaften. Sie können ihre Augen unabhängig voneinander bewegen. Mit den hervorstehenden kugeligen Augäpfeln können sie so einen großen Teil ihrer Umgebung wahrnehmen. Sie sind auch durch ihre Körperform gut getarnt. Der Farbwechsel eines Chamäleons dient ebenfalls zur Tarnung und zur Kommunikation mit Artgenossen. Das Farbenspektrum und die Muster sind artspezifisch. In Gefahren- und Kampfsituationen können Chamäleons ihre Farbe besonders schnell wechseln. Auch zur Regulation der Körpertemperatur kann die Farbe verändert werden.

Zungenschuss

Die Zunge eines Chamäleons nutzt die einzigartige Kombination aus Kraft- und Formschluss. Dieser Effekt kann beim Jagen beobachtet werden. Eine Besonderheit der Chamäleons ist ihre Jagdstrategie. Mit der atemberaubenden Weise, wie sie ihre Zunge herausschießen, können sie sehr schnell angreifen und ihre Beute sicher greifen. Das Festhalten der Beute ist für die Nahrungsaufnahme genauso wichtig wie der Schleudermechanismus. Es wird davon ausgegangen, dass Adhäsion (Klebrigkeit), Formschluss und Saugwirkung zum Festhalten der Beute dienen.

Greifertechnologie

Von den vielen Eigenschaften eines Chamäleons ist vor allem das anpassungsfähige Greifen für die Technik interessant. Greifen ist für die Automation von grundlegender Bedeutung. Werkstücke müssen von einem Ort zu einem anderen gebracht werden und dazu müssen sie irgendwie gepackt werden. Ein Greifer mit einer weichen Spitze ist in Fabriken etwas Neues. Bislang bestehen die meisten Maschinen in der Produktion aus hartem Material. Die Zunge des Chamäleons zeigt aber gerade durch das weiche Material, aus dem sie besteht, verschiedene Vorzüge. Sie ist so flexibel, dass sie unterschiedlich geformte Objekte, die auch ungeordnet sein können, gut fassen kann.

Druckluft

Druck wird relativ zum Luftdruck gemessen. Wenn mehr Luft in einen Raum eingeführt wird, als entweichen kann, entsteht Überdruck. Dieser entsteht auch, wenn bei gleichbleibender Luftmenge der Raum verkleinert wird. Der Überdruck ist also abhängig vom Volumenverhältnis zwischen Raum und Luft. Überdruck findet viele industrielle Anwendungen zum Beispiel in der Automatisierungstechnik zum Bewegen von Roboterarmen.

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

Antriebssystem

Ein Servomotor besteht aus einem Motor, einer Welle und Sensoren. Die Sensoren können die Drehgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Welle messen und daraus die Position der Welle bestimmen. Der Begriff Servomotor kommt von seinem Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und wird im Allgemeinen für verschiedene gut regelbare elektrische Motoren verwendet. Dabei gibt es verschiedene Bauarten.

Eigenschaften

Die weiche Spitze des Chamäleongreifers kann sich verschieden geformten Objekten anpassen und diese sicher greifen und festhalten. Das funktioniert immer mit ein und demselben Werkzeug. Normale Greifer müssen je nach Objekt gewechselt werden. Die Kraft verteilt sich zudem relativ gleichmäßig auf das gegriffene Objekt, ohne Druckstellen zu erzeugen. Damit können auch weiche Objekte, z. B. Obst gegriffen werden.

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.

Biologie

Mechanismen

Die Wirkmechanismen von Seerosen und Mimosen sind einzigartig in der Pflanzenwelt. Diese Pflanzen haben eines gemeinsam: Das Öffnen und Schließen ihrer Blätter aufgrund externer Reize. Die Effekte dienen zur Fortpflanzung und dem Schutz vor natürlichen Feinden.

Die einzelnstehenden Seerosen sind schraubig aufgebaut und Öffnen und Schließen ihre Blätter in Abhängigkeit von der Lichtintensität aufgrund des Circadiane Rhythmus. Bei der Mimose dagegen schließen sich die Blätter bei mechanischen Reizen wie Berührung oder Erschütterung der Reihe nach.

Kunst

Das Design mit der Nähe zum natürlichen Vorbild sowie der Übertrag der Prinzipien aus der Pflanzenwelt in die Technik mittels naturwissenschaftlicher und technischer Fragestellungen runden die Vermittlung von Lehrplanthemen der MINT-Bildung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) ab.

Antriebssysteme

Ein Schrittmotor ist ein Motor, der digitale Impulse in eine Rotationsbewegung umsetzt. Dabei ist eine Motorumdrehung in X gleichgroße „Schritte“ unterteilt. Jeder digitale Impuls veranlasst einen "Schritt", wodurch die Motorposition zu jeder Zeit definiert ist. Je mehr Impulse gesendet werden, desto schneller dreht sich der Motor.

Montage

Als Montage bezeichnet man in der industriellen Fertigung die Gesamtheit aller Vorgänge für den Zusammenbau von Körpern mit geometrisch bestimmter Form. Die wesentlichen Teiloperationen eines Montageprozesses sind: Fügen, Handhaben, Prüfen, Justieren oder Hilfsoperationen (z. B. reinigen, erwärmen oder kühlen für Pressverbindungen, entgraten, auspacken, abdichten, ölen, …) Die Umkehrung der Montage ist die Demontage mit entsprechenden Demontagetechniken.

Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller ist ein Ein-Chip-Computersystem. Für manche Mikrocontroller wird auch der Begriff „System on a Chip“ oder SoC verwendet. Als Mikrocontroller werden Halbleiterchips bezeichnet, die einen Prozessor und zugleich eine Peripheriefunktion enthalten. Mikrocontroller werden meist in den Programmiersprachen Assembler, C oder C++ programmiert. Andere Sprachen wie BASIC, Pascal, Forth oder Ada werden ebenfalls eingesetzt. Die am häufigsten eingesetzte Hochsprache für Mikrocontroller ist C, da hier auch ein sehr hardwarenahes Programmieren möglich ist.

Konstruieren

Beim Konstruieren geht es darum, etwas technisch zu realisieren z.B. die Entwicklung qualitativ besserer und wirtschaftlicherer Produkte. Als Arbeitsmittel werden oft CAD-Softwaretools (Computer-Aided Design) eingesetzt.

Steuern und Regeln

Die Aufgabe der Steuerungstechnik besteht darin, bestimmte Abläufe in einem Steuerungs-Objekt zu erzwingen. Die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) genannt – bildet eine zeitgemäße Basis für vielfältige Anwendungen der Steuerungstechnik. Die Aufgabe der Regelungstechnik besteht darin, in einem Regelungs-Objekt für eine Prozess-Stabilisierung oder Prozess-Führung zu sorgen, die weitgehend unabhängig von Störgrößen ist.