16.12.2022 Was "Geckofüße" und intelligente Robotergreifsysteme gemeinsam haben

Wie kann durch Einsatz künstlicher Intelligenz ein möglichst vielseitig einsetzbares und energieeffizientes Robotergreifsystem geschaffen werden, das bei KMU und Großunternehmen gleichermaßen einen Entwicklungssprung in der Verwendung intelligenter, selbstregulierender und flexibel skalierbarer Handhabungsprozesse auslösen kann? Mit diesem Forschungs- und Entwicklungsauftrag beschäftigen sich das an der Universität des Saarlandes ansässige Forschungs- und Entwicklungsinstitut Fraunhofer IZFP, die INNOCISE GmbH, eine Ausgründung aus dem INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien – sowie die NEXT. robotics GmbH & Co. KG. 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 reicht von sensiblen Objekten oder Oberflächen bis zu schweren Lasten, Glasfaser oder Autotüren als zwei Beispiele von unzähligen. Vorbild sind die Geckofüße, die neben anderen wünschenswerten Eigenschaften auch über die Fähigkeit verfügen, erhebliche Lasten halten zu können. Sie nutzen dabei die physikalische Adhäsion auf Basis von intermolekular wirkenden Van-der-Waals-Kräften – d.h. sie laufen und klettern, ohne jegliche Spuren zu hinterlassen.

Durch das Forschungsvorhaben werden die 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. Weiterer Vorteil:  Die Adhäsionsgreifer benötigen keine externe Energiezufuhr wie z.B. Vakuum- oder Magnetgreifer. Hierdurch werden die Anwendungsmöglichkeiten auf modulare Fertigungslinien erweitert. Die Integration der Pads in industrielle Anlagen könnte dem Plug-and-Play-Prinzip folgen. Durch ihre Verbreitung kann die Energieeffizienz von fertigungsbedingten Handhabungsprozessen stark verbessert werden.

Ein erster wichtiger Meilenstein konnte mit der Konzipierung eines Versuchsstandes erreicht werden. Mithilfe dieses Demonstrators ist man in der Lage, den robotergestützten Greifkontakt und dessen Strukturen sichtbar zu machen. Es wurden erste Sensorik-Prototypen entwickelt, die den bioinspirierten Greifern das "Fühlen" beibringen können. Das Forschungsprojekt "GecKI" soll dazu beitragen, die Wirtschaftlichkeit von flexiblen und wechselnden Produktionen wesentlich zu steigern, damit der Wirtschaftsstandort Deutschland weiter konkurrenzfähig bleibt und im Bereich technologischer Innovationen für hochflexible Produktionstechniken eine führende Rolle einnimmt.