Gecko als Vorbild für Haftroboter
Projekt soll optimierte Haftpads für Robotergreifsysteme entwickeln.
Keine Wand ist ihnen zu steil, sie laufen kopfüber an Decken, ihre fein-behaarten Füße haften besser als jeder Profikleber, ohne Spuren zu hinterlassen, und sie trotzen der Schwerkraft: Die Füße der Geckos! Sie sind gleichermaßen von Interesse für Forschende aus der Materialwissenschaft wie aus der KI-Forschung. Dieser Effekt der Geckofüße soll über das Verbundvorhaben „GecKI“ nunmehr zur Entwicklung energieeffizienter, autoadaptiver und produktunabhängiger Haftpads für Robotergreifsysteme zu Nutze gemacht werden. Mit diesem Entwicklungsauftrag beschäftigen sich das an der Universität des Saarlandes ansässige Fraunhofer Institut IZFP, die Firmen Innocise und Next robotics.
Das Ziel des Vorhabens besteht in der Weiterentwicklung von Methoden der künstlichen Intelligenz, um ein neuartiges Sensorsystem zu entwerfen, welches die autoadaptive, robotergestützte Manipulation von Objekten mit eigener Objekterkennung ermöglicht: Der Roboterarm erhält die Fähigkeit zu fühlen, um welches Produkt es sich handelt und sich entsprechend anzupassen. Insbesondere in hochflexiblen und sich oft ändernden Fertigungslinien, aber auch in anspruchsvollen Umgebungen wie in Reinräumen und im Vakuum, werden kostengünstige, ressourcenschonende robotergestützte Greifsysteme benötigt. Adhäsive Haftpads, die am Roboterarm befestigt werden, sollen hierfür mit intelligenten Sensoren ausgestattet werden und danach produktunabhängig in der Fertigung eingesetzt werden.
Die Anwendungsbreite ist enorm und reicht von sensiblen Objekten oder Oberflächen bis zu schweren Lasten, Glasfaser oder Autotüren als zwei Beispiele von unzähligen. Das Vorbild Geckofuß nutzt dabei die physikalische Adhäsion auf Basis von intermolekular wirkenden Van-der-Waals-Kräften. Durch das Forschungsvorhaben werden die innovativen Adhäsionsgreifer von Innocise intelligent gemacht. „Darüber hinaus sollen die gewonnenen Informationen und Daten aus dieser Sensorintelligenz durch eine Steuerintelligenz im Roboter in autoadaptive Bewegungsabläufe umgesetzt werden“, erläutert Simon Herter vom Fraunhofer IZFP. Weiterer Vorteil in einer Zeit des drastischen Energiesparens: Die Adhäsionsgreifer benötigen keine externe Energiezufuhr wie etwa Vakuum- oder Magnetgreifer. Hierdurch werden die Anwendungsmöglichkeiten auf modulare Fertigungslinien enorm erweitert. Durch ihre Verbreitung kann die Energieeffizienz von fertigungsbedingten Handhabungsprozessen stark verbessert werden.
Ein erster wichtiger Meilenstein konnte mit der Konzipierung eines Versuchsstandes erreicht werden. „Mit Hilfe dieses Demonstrators sind wir in der Lage, den robotergestützten Greifkontakt und deren Strukturen sichtbar zu machen. Wir haben erste Sensorik-Prototypen entwickelt, die den bioinspirierten Greifern das Fühlen beibringen können“, sagt Sarah Fischer, Projektleiterin am Fraunhofer IZFP. Das BMBF fördert das Verbundvorhaben „KI-basierte Objekterkennung und adaptive Steuerung für intelligente, bioinspirierte Robotergreifsysteme zur Einbettung in Industrie 4.0-Umgebungen (GecKI)“ mit rund 1,5 Millionen Euro.
Fh.-IZFP / JOL
