KYNEA
Verkettbare, formverändernde Roboter – privates Forschungsprojekt
Ursprünglich als Studienprojekt gestartet, seitdem eigenständig weiterentwickelt.
KYNEA ist ein privates Forschungsprojekt zu modularen Robotern, die sich physisch koppeln und dadurch ihre Form und Funktion verändern können. Statt einen einzelnen „perfekten“ Roboter zu bauen, entwickle ich ein System aus einfachen, wiederholbaren Modulen, die sich zu unterschiedlichen Strukturen zusammenschalten – von einer stabilen Cube-Form mit Rädern bis zu Kette/Schlange oder Ring/Clam.
Im Kern geht es um eine Architekturfrage, die in vielen Systemen zu spät gestellt wird:
Wie baut man Wandelbarkeit so, dass sie nicht in Komplexität kippt?
KYNEA nutzt reale Prototypen als Prüfstand: Docking, Energiepfade, Datenbus, Kopplung und Fehlertoleranz werden nicht theoretisch diskutiert, sondern iterativ getestet.
Leitidee: Form ist nicht Gehäuse. Form ist Fähigkeit.
Wenn ein System seine Morphologie ändern kann, entstehen neue Möglichkeiten: Reichweite statt Kompaktheit, Stabilität statt Flexibilität – je nach Situation. Formwechsel ist in KYNEA kein Showeffekt, sondern ein Mittel, um Fähigkeiten situativ zu wechseln.
Kernprinzipien
Verkettung als Grundfunktion: Jedes Modul ist eigenständig und zugleich Teil eines größeren Ganzen.
Standardisierte Schnittstellen: Mechanik, Energie und Daten sind so definiert, dass Kopplung schnell, reproduzierbar und robust bleibt.
Bewusster Trade-off modular vs. integral: Modularität bringt Rekonfigurierbarkeit; Integration bringt Stabilität und Effizienz – beides wird gezielt kombiniert.
Observability: Zustände und Übergänge sollen sichtbar/messbar sein (Systemverhalten statt Bauchgefühl).
Iteratives Prototyping: Jede Generation testet eine klare Hypothese (Docking, Kinematik, Koordination, Robustheit).
Form-Vokabular (Gen1)
KYNEA startet bewusst mit drei Grundformen – als „Alphabet“, aus dem spätere Varianten entstehen:
CUBE (Drive Mode)
Stabile, fahrbare Grundform – robust, kontrollierbar, alltagstauglich.
CHAIN / SNAKE (Traverse Mode)
Reichweite und Beweglichkeit – Engstellen, Umgehen von Hindernissen, Umformen im Raum.
RING / CLAMP (Tool Mode)
Fixieren, Greifen, Stabilisieren – aus Struktur wird Werkzeug.
Demos
Demo 1 — Cube ↔ Snake ↔ Cube
Fahren als Cube → Umformung zur Kette für Engstelle/Hindernis → zurück in Cube und weiterfahren.
Demo 2 — Swarm to Tool
Mehrere Module koppeln → Kette → Ring/Clamp um ein Objekt (oder als stabilisierende Struktur).
Demo 3 — Robustheit unter Ausfall
Ein Modul fällt aus → System reorganisiert sich → Funktion bleibt erhalten (z. B. Fahrmodus weiterhin möglich).
Durch die markante Formänderung erzeugt Morphrob eindrucksvolle visuelle Effekte und ungewöhnliche Bewegungsmuster. Möglich wird das durch eine konstruktive Besonderheit: Die Drehachse ist um 45° in der Ebene versetzt, wodurch die Segmente nicht nur rotieren, sondern sich beim Umformen auch seitlich „verschieben“. So kann der Roboter innerhalb weniger Sekunden von einer kompakten Konfiguration in einen offenen Zustand wechseln.
Dieser schnelle Morph-Übergang ist nicht nur ästhetisch, sondern funktional: Mit jeder Form verändert sich auch die Fähigkeit des Systems – etwa indem unterschiedliche Fortbewegungsarten, Reichweiten oder Stabilitätsmodi möglich werden.
Warum KYNEA spannend ist
KYNEA ist ein reales Testfeld für Systemdynamik in Hardware: Mit jedem zusätzlichen Modul steigen Möglichkeiten – aber auch Kopplungen. Genau dort entscheidet sich Architekturqualität. Das Projekt macht sichtbar, wie Schnittstellen, Feedback, Verzögerungen und Fehlermanagement in einem wachsenden System wirken – und wie man Systeme so entwirft, dass sie lern- und evolutionsfähig bleiben.
Status & nächste Schritte
KYNEA befindet sich im Aufbau einer ersten stabilen Generation: Docking-Mechanik, Grundmodule und die drei Kernformen werden iterativ entwickelt und getestet. Nächste Schritte sind die Stabilisierung der Kopplung (Mechanik/Power/Data), die Choreografie der Formwechsel und eine klare Zustandslogik für Koordination und Debugging.
KYNEA – Prototyp 1 (Papier-Funktionsprototyp): Früher, funktionsfähiger Papierprototyp mit integrierten Servos zur Validierung der Segmentgeometrie und Gelenkwinkel. Die Bilder zeigen unterschiedliche Haltungen/Formzustände und dienen als Machbarkeitsnachweis für kontrollierte Formänderung, bevor Gehäuse und Schnittstellen in 3D-gedruckte Module überführt wurden.
KYNEA – Prototyp 2 (Segmentkette): Der zweite Prototyp zeigt eine verkettete Reihe von 3D-gedruckten Segmentmodulen mit integrierten Servoantrieben und sichtbarer Verkabelung. Die Kette dient als Testplattform für Gelenkgeometrie, Bewegungsradien und modulare Kopplung – mit dem Ziel, stabile Formwechsel (z. B. Kette ↔ kompakte Konfiguration) reproduzierbar zu machen.
KYNEA – Uni-Prototyp (modulare Morphologie): Der frühere Prototyp zeigt ein segmentiertes, formveränderndes System, das sich aus identischen Modulen zu unterschiedlichen Konfigurationen zusammensetzen lässt – u. a. als kompakte „Cube“-Form, als Ringstruktur und als gestreckte Kette. Er diente als Machbarkeitsnachweis für Rekonfiguration durch standardisierte Segmentgeometrie und Kopplungspunkte.