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Kurzfassung

Greifer werden eingesetzt, um Objekte greifen und kontrolliert bewegen zu können. Beispiele sind hier Roboter in der Automatisierungstechnik oder auch Handprothesen in der Medizintechnik.
Wissenschaftler der Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft haben nun ein Sensorsystem entwickelt, das bei kleinem Aufbau eine sichere Erkennung des Durchrutschens beim Greifen bietet.

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Hintergrund

In vielen Bereichen werden heutzutage Greifer eingesetzt, um Objekte greifen und kontrolliert bewegen zu können. Beispiele sind Roboter in der Automatisierungstechnik oder Handprothesen. Das Greifen der Objekte soll dabei zuverlässig erfolgen und ein Durchrutschen eines Objekts rechtzeitig erkannt werden.

Zur Überwachung des Greifens eines Objekts mit einem Greifer sind verschiedene Techniken bekannt, bei denen ein Durchrutschen des Objekts mit einem oder mehreren Sensoren erkannt werden kann. Beispiele für derartige Techniken umfassen die Messung von Kräften und/oder Schwingungen oder die Detektion einer Änderung der Wärmeübertragung an der Greiffläche.

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Bilder & Videos

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Lösung

Das Sensorsystem an einem Greifer (z. B. Daumen an einer Handprothese) besteht aus mindestens einem einachsigen Beschleunigungssensor (besser: zwei- oder dreiachsig) zur Erfassung der Relativbewegung (= Durchrutschen aufgrund der tangentialen Kraft FT,X) zwischen Sensor und dem zu greifenden Objekt; der Beschleunigungssensor liegt in einem z. B. kegelförmigen Grundkörper, welcher beim Durchrutschen eines Objekts tangential zur Haltekraft schwingen kann („elastisch“ gelagert) – die entsprechende (Schwing-)Frequenz hängt u. a. von der Geometrie des Grundkörpers ab (vgl. Abbildung). Durch eine Datenfusion verschiedener Sensoren (Kraft und Beschleunigung) kann einerseits die Kraft für das Greifen und andererseits auch eine Relativbewegung zwischen Greifer und Objekt (Durchrutschen = Slip) detektiert und bewertet werden.
Zusätzlicher Mehrwert ergibt sich durch die Möglichkeit, die Bewegung des Greifers zu erfassen und auch die minimale Masse des zu greifenden Objekts abschätzen zu können.
Grundidee des „Slip-Sensors“: Durch geeignete frequenzselektive Auswertung kann das Durchrutschen eines zu greifenden Objekts detektiert werden.
Die Auswertung erlaubt auch die Erfassung der Bewegung des Greifers, um so z. B. dessen Bewegung besser steuern bzw. regeln zu können. Mittels eines Kraftsensors z. B. am Auflagepunkt des Grundkörpers kann die Haltekraft FN,Z ermittelt werden, um so noch eine weitere Plausibilitätsprüfung durchzuführen, damit das Durchrutschen noch besser detektiert werden kann. Mithilfe der Haltekraft FN,Z und der Orientierung der Schwerkraft kann auch die minimale Masse des zu greifenden Objekts abgeschätzt werden.

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Vorteile

• Erkennung des Durchrutschens beim Greifvorgang
• Kleiner Aufbau
• Die Auswertung erlaubt auch die Erfassung der Bewegung des Greifers
• Die minimale Masse des zu greifenden Objekts kann abgeschätzt werden

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Anwendungsbereiche

Detektion von Durchrutschen beispielsweise bei Robotergreifern oder Handprothesen

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Service

Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.