Wie steht dieser Aktuator in Beziehung zu einem weichen Greifer?
Der Aktor ist die Bewegungsquelle in jedem einzelnen. weicher Robotergreifer und ein Kernelement von effektiv Design eines weichen Robotergreifers. Durch die Modulation des Luftdrucks biegt, verdreht oder dehnt es sich und verwandelt eine ansonsten passive Gummimanschette in ein aktives, formvariables Werkzeug. Hauptvorteile:
- Gleichmäßige Kraftverteilung: Keine Punktlasten; Empfindliche Gegenstände bleiben unbeschädigt.
- Bio-inspirierte Bewegung: Die gekrümmte Form ähnelt einer menschlichen Hand und verbessert die Greifsicherheit dort, wo starre Greifarme versagen.
- Vielseitigkeit bei mehreren Objekten: Ein Greifarm kann Tomaten, Leiterplatten oder ungewöhnlich geformte Verpackungen ohne mechanische Umrüstungen handhaben.
- Stecker-Und-spielen-Integration: Leicht (<50 g pro Finger) und wird von einem kleinen Kompressor oder einer Pumpe angetrieben, sodass die meisten Cobot-Handgelenke ihn tragen können.
Warum ist die Formanpassung für den Umgang mit zerbrechlichen oder unregelmäßig geformten Objekten wichtig?
Der Umgang mit zerbrechlichen oder unregelmäßig geformten Objekten erfordert eine hohe Anpassungsfähigkeit der Greiffläche, da sich diese so genau wie möglich an das Objekt anpassen und die Kräfte gleichmäßig verteilen muss, um Beschädigungen zu vermeiden. Starre Greifer üben hingegen die Kraft nur an ein oder zwei begrenzten Kontaktpunkten aus, während sich adaptive Greifer stets an die Form des Objekts anpassen und es dadurch sicherer und schonender halten.
Hier ist der Grund, warum es wichtig ist:
- Weniger Druckpunkte: Eine gleichmäßige Kraftverteilung würde das Zerbrechen, die Beschädigung oder die Verformung empfindlicher Gegenstände wie Glaswaren, Lebensmittel oder medizinischer Geräte verhindern.
- Sicherer Halt: Die konturierte Ausführung vergrößert die Kontaktfläche und verringert dadurch die Wahrscheinlichkeit des Abrutschens oder Herunterfallens des transportierten Objekts.
- Einheitsgröße: Eine adaptive Maschine kann nahe Objekte unterschiedlicher Größe, Form oder Beschaffenheit präzise erfassen, sodass keine Neukonfiguration erforderlich ist.
- Kritisch: Es ist die Variabilität der Form, die es ermöglicht, Aufgaben mit minimalem Programmieraufwand oder Kalibrierung in unstrukturierten Umgebungen wie Lagerhäusern oder Laboren auszuführen.
Was ermöglicht die Schaffung von „adaptiven Kontaktflächen“?
Flexible, weiche Greifaktuatoren erzeugen adaptive Kontaktflächen, indem sie nachgiebige Materialien und eine flexible Betätigungsweise nutzen, die es ihnen ermöglicht, die Form jedes beliebigen Objekts anzunehmen. Der Greifer verhält sich dadurch wie eine adaptive Roboterhand und passt seine Greifkraft automatisch an, um Gegenstände unterschiedlicher Formen und Größen fest oder sanft zu greifen.
Was erleichtert diese Anpassung:
- Weiche, gummiartige Materialien: Dazu gehören Materialien wie Silikon und Gummi, die sich dehnen und biegen lassen, um Gegenstände zu umschließen, und die wertvoll sind, um eine unsachgemäße Handhabung der Gegenstände zu verhindern.
- Pneumatische Kammern: Aufblasbare Luftpolster verformen den Aktuator in Krümmungs- oder Streckungsmodi, wodurch die adaptive Roboterhand ein Objekt dynamisch umschließen kann.
- Konstruierte interne Strukturen: Kanäle oder Schichtverbundwerkstoffe schränken die Biegung des Aktuators so ein, dass die Biegeverformung mit der Kontaktfläche übereinstimmt.
- Gleichmäßige Druckverteilung: Der weiche Griff ermöglicht minimalen Kontakt und reduziert dadurch das Verletzungsrisiko. Dies ist optimal für empfindliche oder weiche Gegenstände.
- Mechanische Anpassungsfähigkeit: Ohne komplexe Sensor-Rückkopplungsschleifen können die Materialeigenschaften des Aktuators aufwendige Konstruktionen überflüssig machen und sogar die Leistung verbessern.
Solche Funktionen ermöglichen es dem weichen Greifer, in den Bereichen Automatisierung, medizinische Robotik und Handhabung empfindlicher Objekte als äußerst leistungsfähige, anpassungsfähige Roboterhand zu fungieren.
Welche Materialien und Betätigungsmethoden sind üblich?
Die weichen Greifaktuatoren funktionieren, indem sie weiche Materialien mit verschiedenen Antriebsmethoden kombinieren, um eine große Vielfalt an Formen und Texturen von Objekten zu erfassen. Sie sind besonders effektiv beim schonenden Greifen oder Halten empfindlicher oder unregelmäßig geformter Objekte, wo eine starre Konstruktion das Objekt beschädigen oder es nicht sicher festhalten könnte. Nahezu alle modernen Robotersysteme, wie beispielsweise adaptive Roboterhände, nutzen diese Technologien, um menschenähnliche Fähigkeiten und eine präzise Steuerung zu ermöglichen.
Einige gängige Materialien und Betätigungstechniken sind:
1) Platinvernetztes Silikon:
Typischer Anwendungsfall: Lebensmittel und Pharmazeutika
Vorteile: Lebensmittelecht, autoklavierbar
Kompromisse: Teurer als herkömmliche Kondome
2) Textilverstärktes Elastomer:
Typischer Anwendungsfall: Hochleistungsverpackungslinien
Vorteile: Widerstandsfähig gegen Ermüdung, formstabil
Kompromisse: Etwas steiferes Gefühl
3) Pneumatische Betätigung:
Typischer Anwendungsfall: Allzweckgreifen
Vorteile:Schnelle, kostengünstige Ventile; einfache Kraftsteuerung.
Kompromisse: Kompressor und Schläuche werden benötigt.
4) Hydraulische Mikrofluidik:
Typischer Anwendungsfall: Unterwasser oder Aufgaben mit hoher Kraftanwendung
Vorteile: Höhere Kraftdichte
Kompromisse: Schwerere Sanitäranlagen
5) Sehnen aus Formgedächtnislegierungen:
Typischer Anwendungsfall: Kompakte medizinische Geräte
Vorteile: Lautlos, keine Schläuche
Kompromisse: Die langsame Abkühlung begrenzt den Betriebszyklus.
6) Elektrostatische/dielektrische Elastomere:
Typischer Anwendungsfall: Forschungsprototypen
Vorteile: µs Reaktionszeit, keine Pumpe
Kompromisse:Benötigt Hochspannungsversorgung.