Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb Hochflexibles Greifersystem mit sensorischen Fähigkeiten für den uni-versellen Einsatz in der Handhabungs-, Montage- und Zuführtechnik (FlexGrip)
Motivation
Flexible Wertschöpfungsketten sind ein wesentlicher Bestandteil der vernetzten und digitalisierten Produktion von morgen. Insbesondere innovative Robotersysteme, die sehr vielseitig in den Bereichen der Zuführung und Vereinzelung von Bauteilen, deren Handhabung und der Montage zum Einsatz kommen, spielen dabei eine wesentliche Rolle. Der universelle Einsatz von Robotern in diesen Arbeitsgebieten stellt speziell für Greifersysteme eine besondere Herausforderung dar. Verglichen mit der menschlichen Hand, die ein hochkomplexer Manipulator mit einzigartigen sensormotorischen Eigenschaften ist, sind die heute eingesetzten konventionellen Greifersysteme sowohl hinsichtlich der kinematischen als auch sensorischen Fähigkeiten sehr einfach aufgebaut und somit stark zweckgebunden.
Insgesamt sorgen diese vorgenannten Eigenschaften bzgl. der aktuellen Greiftechnik dafür, dass Roboter und deren Greifersysteme bei Aufgaben, die für den Menschen einfach wirken, wie z.B. dem Fügen von Elementen, dem variablen Handhaben von Komponenten und Ausrichten in der Hand oder dem Griff in eine Kiste mit losen Bauteilen scheitern.
In großen Unternehmen, die hohe Stückzahlen fertigen, kommen in diesem Bereich in der Regel unflexible, hochpreisige Spezialmaschinen zum Einsatz. Diese Maschinen sortieren die Teile vor und richten sie korrekt aus, damit herkömmliche Robotergreifer diese anschließend handhaben können. Dieser zusätzliche Prozessschritt ist kostenintensiv und stellt keine wertschöpfende Tätigkeit dar. Auch bei kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) hat der eingeschränkte Funktionsumfang heutiger Greifersysteme gravierende Folgen. Da viele Unternehmen niedrige Stückzahlen fertigen sind Spezialmaschinen nicht profitabel und daher keine Option. Dies führt dazu, dass aufgrund einzelner Prozessschritte ganze Produktionsabläufe nicht automatisiert werden können.
Projektvorhaben
Ziel innerhalb dieses Projekts ist die Entwicklung eines neuartigen, hochflexiblen Greifersystems mit sensorischen Fähigkeiten. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass unterschiedlichste Griffarten wie der Pinzetten- und Radialgriff umgesetzt werden können. Damit kombiniert es die Funktionen von konventionellen Zwei- und Dreibacken-Greifern. Weiteres Funktionsmerkmal ist die so genannte „In-Hand-Manipulation“. Bei dieser wird die Orientierung von Bauteilen im Greifer ohne zwischenzeitliches Ablegen verändert. Diese Art der Manipulation ist mit herkömmlichen Greifern nicht möglich und geht mit einer signifikanten Reduktion der Zykluszeiten von zahlreichen Prozessschritten einher.
Ein weiteres besonderes Augenmerk der Entwicklung liegt auf dem „Fingerspitzengefühl“ des neuen Greifersystems. Das Fraunhofer IFF entwickelt seit 2016 eine robuste, textilähnliche Taktilsensorik mit hoher Orts- und Kraftauflösung, die in Greifer integriert werden kann. Dieses taktile Sensorsystem -kombiniert mit den kinematischen Eigenschaften- wird es dem Greifer erlauben die Form von Objekten zu ertasten, Teile feinfühlig zu greifen und auch das Verrutschen von Bauteilen (Stick-Slip-Effekt) zuverlässig zu erkennen.