Die Luft ist raus! Feinfühlige Robotergreifer brauchen keine Pneumatik

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Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM

Ein Robotergreifer des Fraunhofer IEM kann auch fragile Objekte, wie etwa Schaumküsse, ohne Probleme handhaben. Das vermeidet Ausschuss. Das Robotersystem agiert dabei voll elektrisch.

Empfindliche Lebensmittel automatisiert zu transportieren, zu sortieren und zu verpacken, ist alles andere als trivial, sagen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Entwurfstechnik und Mechatronik IEM. Die Roboter, die das übernehmen sollen, müssen die Waren schnell und hochdynamisch ansteuern. Sie dürfen etwa Schaumküsse, Eier, Fleischbällchen, Kekse, Pralinen, Donuts und Co. in keinster Weise beschädigen. Die Paderborner Forscher haben nun im Rahmen eines Förderprojekts des Landes Nordrhein-Westfalen einen Robotergreifer entwickelt, der genau das hinbekommt. Den Beweis liefert das System auf der Hannover Messe 2023 am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 16, wo es an einem Cobot-Arbeitsplatz Schaumküsse bewegt, ohne die empfindliche Schokoladenglasur zu beschädigen.

Fingerflexibles, sensitives Robotergreifsystem

Das Greifsystem lässt sich mit zwei, drei oder vier Fingern konzipieren und eignet sich deshalb für unterschiedlichste Anwendungsfälle, heißt es weiter. So sei auch die automatisierte Handhabung von anderen empfindlichen Gütern wie Glas denkbar. Die Finger des Robotergreifers sind mit auf Kunststoff basierender, nachgiebiger sowie flexibler Oberfläche überzogen und greifen empfindliche Materialien sensitiv. Gleichzeitig agiere der Robotergreifer hochdynamisch und passe sich so problemlos an bestehende Produktionsabläufe an. Die erforderliche Balance zwischen Schnelligkeit und Feingefühl sei jederzeit gewahrt. Eine präzise und dynamisch reagierende Regelungstechnik ermöglicht dabei die gezielte Einstellung der Fingerbewegungen und die diffizile Ansteuerung der Waren. Die in den Fingern integrierte Sensorik ermittelt außerdem die maximal erforderliche Anpresskraft.

Sparsames Roboterhandling durch Elektroantrieb

Der besondere Vorzug des Robotersystems ist, dass der Greifer nicht pneumatisch, sondern elektrisch betrieben wird, wie die Forscher betonen. So arbeite er energieeffizienter. Er kann auch bereits bestehende Stromanschlüsse nutzen. Herkömmliche Greifersysteme werden aber pneumatisch betrieben, was mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist, weil die im Unternehmen befindlichen Kompressoren für die Druckluft ständig arbeiten müssen. Die Erzeugung von Druckluft ist außerdem mit einem geringeren Wirkungsgrad verbunden, der durch häufige Leckagen in den Leitungen zusätzlich gemindert wird, erklären die Experten.

E-Roboter braucht keinen Schutzzaun bei der Arbeit

Mit einer Linearachse, also einer horizontalen Schiene, lässt sich der Aktionsradius des Systems je nach Bedarf erweitern. Dafür wird der Greifroboter auf eine vertikale Hubsäule montiert, die selbst auf der Linearachse angebracht ist. Der Greifer eignet sich aufgrund seiner sensorbasierten Umfelderkennung für die sichere Roboter-Mensch-Kollaboration, merken die Paderborner an. Das gelte jedoch nicht für die beiden Achsen, also die Linearachse und die Hubsäule. Denn um den kompletten Arbeitsplatz kollaborativ und damit sicher zu gestalten, haben die Forscher eine 360-Grad-Umfelderkennung entwickelt, die die Achsen in der Länge und in der Höhe überwacht und die sich in den Sockel der Linearachse integrieren lässt. Durch dieses sogenannte Multisensorsystem, das aus Abstands- und Thermografiesensoren besteht, wird die komplette Anordnung aus Cobot und Achsen aber voll kollaborativ. Auf Schutzzäune können die Unternehmen dann verzichten. Der Robotergreifer lässt sich auf Wunsch mit der Linearachse inklusive Multisensorsystem kombinieren, er ist jedoch auch autonom einsetzbar. Erste Tests waren laut Aussage der Experten erfolgreich. Aktuell sucht das Team nach Partnern, die den Vertrieb des Robotergreifers übernehmen.

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