Hinweis: Das Beitragsbild wurde mit künstlicher Intelligenz erzeugt.
Robotergreifer können künftig erkennen, ob ein Objekt zu rutschen beginnt oder zu fest gedrückt wird. Möglich macht das ein neuer taktiler Sensor namens CapTac, den ein Forschungsteam um Hubert Zangl vom Institut für Intelligente Systemtechnologien der Universität Klagenfurt gemeinsam mit internationalen Partnern entwickelt hat.
Das Problem mit herkömmlichen Greifern
Industrieroboter arbeiten heute in vielen Fertigungsumgebungen zuverlässig. Doch ihre Greifer haben eine bekannte Schwäche: Sie messen den Anpressdruck, aber keine seitlich wirkenden Kräfte. Sogenannte Scherkräfte entstehen, wenn ein Objekt beginnt, zwischen den Greiferfingern wegzugleiten.
Für empfindliche Bauteile, Glasgehäuse oder unregelmäßig geformte Werkstücke ist das ein ernstes Problem. Zu wenig Druck, und das Teil fällt. Zu viel Druck, und es bricht. Herkömmliche Systeme erkennen diesen Grenzbereich nicht zuverlässig.
Genau hier setzt CapTac an. Der Sensor erfasst die Verteilung von Normal- und Scherkräften auf der gesamten Greiffläche und liefert dem Roboter damit eine Informationsgrundlage, die bislang fehlte.
Aufbau und Funktionsweise
Das System basiert auf kapazitiven Sensorelementen. Flexible, leitfähige Elektroden sind in eine Silikonmatrix eingebettet, wodurch die Greiffinger weich sind. Verformt sich das Silikon durch Kontakt mit einem Objekt, ändern sich die Kapazitätswerte der Elektroden. Aus diesen Änderungen errechnet das System die wirkenden Kräfte.
Die Datenübertragung erfolgt drahtlos. Die Sensorpads lassen sich schnell tauschen. Das Herstellungsverfahren gilt laut den Forschenden als kostengünstig, weil es auf etablierten Prozessen für flexible Elektroden aufbaut.
Das Ergebnis ist ein vollständiges taktiles Array, also ein flächiges Sensorfeld, das nicht nur einen Punkt, sondern die gesamte Kontaktfläche auswertet.
Einsatzmöglichkeiten über den Greifer hinaus
Das Forschungsteam sieht das Anwendungsfeld nicht auf Greifer beschränkt. Die Sensorfläche lässt sich als sogenannte smarte Roboterhaut an anderen Stellen eines Roboterarms anbringen. Überall dort, wo ein Roboter mit seiner Umgebung in Kontakt kommt, kann die Technologie Kräfte messen und Rückmeldung geben.
Kollaborierende Roboter, kurz Cobots, könnten damit Kontaktsituationen früher erkennen. Auch in der Montage, wo Bauteile eingepresst oder gefügt werden, wäre eine flächige Kraftmessung verwertbar.
Was das für Produktionsbetriebe bedeutet
Die Technologie befindet sich noch im Forschungsstadium. Bis zur Serienreife und zum Einsatz in bestehenden Fertigungslinien ist weiterer Entwicklungsaufwand nötig. Wer heute Automatisierungsprojekte plant, sollte CapTac als kommende Option im Blick behalten, aber nicht als verfügbares Produkt einkalkulieren.
Relevant ist der Ansatz vor allem für Betriebe, die empfindliche oder geometrisch unregelmäßige Teile handhaben. Pharmafertigung, Elektronikmontage und die Verarbeitung von Lebensmitteln oder Glaskomponenten sind Bereiche, in denen klassische Greifer regelmäßig an ihre Grenzen stoßen.
Der drahtlose, modular austauschbare Aufbau spricht für eine spätere Integration in bestehende Anlagen. Den gesamten Roboter auszutauschen, wäre damit nicht nötig.
Fazit
CapTac löst ein konkretes messtechnisches Problem in der Robotik. Die Kombination aus Scherkraftmessung, drahtloser Übertragung und günstigem Herstellungsverfahren unterscheidet den Ansatz von bisherigen taktilen Systemen. Die Technologie ist noch nicht käuflich, der Entwicklungsstand rechtfertigt es aber, sie in mittelfristige Automatisierungsplanungen einzubeziehen.
