ROSE: Gefühlvoller preiswerter Robotergreifer für Ernte und Industrie
Robotergreifer, die Objekte gefühlvoll aufnehmen können, sind teuer. Das muss jedoch nicht sein, zeigen japanische Forscher mit einem einfachen Konzept.
(Bild: HO lab (Screenshot))
Wissenschaftler des Japan Advanced Institute of Technology (JAIST) haben einen weichen Greifer entwickelt, der sich an einer Rosenblüte orientiert. Der Robotergreifer mit der Bezeichnung Rotation-based Squeezing Gripper (ROSE) ist sehr einfach aufgebaut und entsprechend preisgünstig anzufertigen. Er kann etwa bei der Obst- und Gemüseernte eingesetzt werden oder überall dort, wo "Fingerspitzengefühl" gefragt ist.
Der Bau von Robotergreifern, die Objekte vorsichtig greifen können, ist gemeinhin kostspielig. Solche Greifer erfordern eine sensible Steuerung der einzelnen Finger, die über eine empfindliche Sensorik eine Rückmeldung zu einer feinfühligen Ansteuerung geben. Die Anzahl der verwendeten Bauteile ist dann hoch, der Zusammenbau aufwendig. Kurz: Die Entwicklungs- und Wartungskosten sind immens.
Forschende des JAIST haben mit ROSE eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen feinfühligen Robotergreifern entwickelt, die sie in dem wissenschaftlichen Paper "ROSE: Rotation-based Squeezing Robotic Gripper toward Universal Handling of Objects" (PDF), das in Proceedings of Science an Robotics veröffentlicht ist.
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Der Greifer besteht aus einem weichen zylindrischen Trichter aus Silikonkautschuk, der an der geschlossenen Seite mit einer runden Basis verbunden ist. Diese ist mit einem motorischen Aktuator verbunden, der sie dreht. Der Trichter wird über ein Objekt gestülpt, das nicht viel größer sein darf als er selbst. Durch das Drehen wickelt sich der Trichter um das Objekt, umschließt es und nimmt es auf. Das klappt auch bei unterschiedlich geformten Objekten. Zugleich kann der Greifer mehrere kleinere Gegenstände aufnehmen. Das funktioniert, ohne die Objekte zu beschädigen und ohne Sensorik und aufwendige Ansteuerungselektronik. Die weiche Hülle reicht aus, um einen sanften und gleichmäßigen Druck auf den Gegenstand auszuüben.
Hohe Haltbarkeit
Bei den Versuchen erwies sich der Greifer als äußerst haltbar. Mehr als 400.000 Greifzyklen hielt er stand und konnte danach noch Gegenstände weiterhin fehlerfrei greifen. Selbst Risse in der Trichterhülle konnten das Ergebnis nicht schmälern. Die Wissenschaftler zerschnitten den Trichter sogar in vier unterschiedliche Segmente. Der Greifer konnte selbst dann noch Objekte aufnehmen.
Die harten Teile des Greifers stammen aus dem 3D-Drucker, der weiche Trichter kann mittels flüssigem Kautschuk und einer Form einfach hergestellt werden. Dadurch ist er skalierbar und zu einem geringen Preis herstellbar.
Die Forschenden haben den Greifer weiter optimiert und ihn mit sensorischen Fähigkeiten ausgestattet. Dazu brachten sie im Inneren des Trichters vier Kameras an. Sie überwachen Markierungen, die im Trichter angebracht sind und mit Bildverarbeitungsalgorithmen ausgewertet werden. Dadurch ist es möglich, die Größe und Form des Objektes während des Greifvorgangs zu bestimmten und den Greifvorgang genauer zu steuern.
Die Wissenschaftler sehen eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten für ROSE, insbesondere dort, wo mit empfindlichen Gegenständen hantiert werden soll. So könnte der Greifer etwa bei Erntearbeiten eingesetzt werden oder aber Objekte in der Industrie sortieren.
(olb)