Weicher, 3D-gedruckter Robotergreifer packt ohne Elektronik zu
Ein mittels neuem 3D-Druckverfahren erstellter Greifer funktioniert mit einem ausgeklügelten Ventilsystem. Eine Ansteuerungselektronik benötigt er nicht.
Der Robotergreifer kann Gegenstände ohne Elektronik greifen und wieder loslassen.
(Bild: UC San Diego)
Forscher der University of California San Diego (UC San Diego) und des BASF-Konzerns haben einen weichen Robotergreifer entwickelt, der ohne eine Ansteuerungselektronik Objekte greifen und wieder loslassen kann. Möglich macht das ein ausgeklügeltes Ventilsystem.
Der Greifer mit zwei beweglichen Fingern, den die Wissenschaftler im Aufsatz "Desktop fabrication of monolithic soft robotic devices with embedded fluidic control circuits" in Science Robotics beschreiben, wird in einem Rutsch mit dem 3D-Drucker erstellt. Der Greifer ist dann sofort einsatzbereit. Dazu hat das Team ein spezielles 3D-Druckverfahren entwickelt. Dadurch entfällt die oft nötige Nachbearbeitung, wenn ein solches Teil – etwa mit kleinen Undichtigkeiten – nicht optimal aus dem 3D-Drucker kommt. Die Wissenschaftler entwickelten dazu ein 3D-Druckverfahren, bei dem die Düse ohne abzusetzen einen kontinuierlichen Druck über das gesamte Muster jeder Schicht erzeugt. Mit dieser Methode konnten die Forscher verhindern, dass Defekte oder Undichtigkeiten beim Druck des weichen Materials entstehen.
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Zugleich erlaube das Verfahren den Druck mit dünnen Wandstärken von bis zu 0,5 mm. So können komplexe und biegsamere Strukturen ausgedruckt werden, die eine größere Bandbreite an Verformungen zulassen. Mit in den Greifer eingedruckt wurden Schwerkraft- und Berührungssensoren. Diese arbeiten jedoch nicht elektronisch, sondern rein mechanisch über ein Ventilsystem.
Gesteuert durch Ventilsystem
"Wir haben die Funktionen so gestaltet, dass eine Reihe von Ventilen es dem Greifer ermöglicht, sowohl bei Kontakt zu greifen, als auch zum richtigen Zeitpunkt loszulassen", erklärt Yichen Zhai, Postdoktorand am Bioinspired Robotics and Design Lab an der UC San Diego und Hauptautor der Studie. "Es ist das erste Mal, dass ein solcher Greifer sowohl greifen als auch loslassen kann. Alles, was man tun muss, ist, den Greifer waagerecht zu drehen. Das löst eine Änderung des Luftstroms in den Ventilen aus, wodurch sich die beiden Finger des Greifers lösen."
Dieses auf Strömungstechnik beruhende System lässt den Roboter "merken", wann er ein Objekt gegriffen hat und es festhalten soll. Sobald er feststellt, dass der Gegenstand zur Seite gekippt wird, öffnen sich die beiden Finger und der Greifer lässt das Objekt los. Eine Elektronik zur Ansteuerung wird dazu nicht benötigt. Das System wird lediglich mit einer Hochdruckgasflasche betrieben.
Der Robotergreifer kann aufgrund des verwendeten weichen Materials und seinem vorsichtigen Zugreifen besonders gut mit empfindlichen Objekten umgehen. Er eigne sich nach Angaben der Wissenschaftler deshalb dazu, etwa Obst und Gemüse zu handhaben. Allgemein könne er in der Industrie als kostengünstige Alternative zu herkömmlichen, elektronisch angesteuerten Greifern eingesetzt werden. Denkbar sei auch der Einsatz an Forschungs- und Erkundungsrobotern.
(olb)