Humanoide Greifsysteme

Andrea Gillhuber,

Geschickte Hände

Die menschliche Hand gilt bis heute als Maßstab, wenn es um die Flexibilität von Greifwerkzeugen geht. Vor allem in der Service- und Assistenzrobotik werden künftig vermehrt humanoide Manipulatoren gefragt sein, die unterschiedlichste Griffvarianten ermöglichen. Zudem gewinnt der Faktor Wirtschaftlichkeit an Bedeutung. 

Die Schunk SVH 5-Fingerhand ist der weltweit erste DGUV-zertifizierte Greifer für den kollaborativen Betrieb. © Schunk

Während Greifer für die industrielle Automatisierung bislang vor allem auf Robustheit, Langlebigkeit und Performance ausgelegt waren, steht bei Greifhänden der Aspekt der Bewegungsflexibilität im Vordergrund. Je enger Mensch und Roboter zusammenarbeiten, desto größer die Relevanz humanoider 5-Finger-Hände. „Im Extrem werden sich Mensch und Serviceroboter ein und denselben Arbeitsplatz inklusive aller Werkzeuge und Hilfsmittel teilen“, ist Dr. Martin May, Head of Research/Advanced Technologies bei Schunk, überzeugt. Genau aus diesem Grund hatte das Unternehmen bereits 2017 die SVH 5-Fingerhand als weltweit ersten Greifer von der DGUV (Deutsche gesetzliche Unfallversicherung) für den kollaborierenden Betrieb zertifizieren lassen. Mithilfe von insgesamt neun Antrieben können ihre fünf Finger unterschiedlichste Greifoperationen ausführen. Zudem lassen sich zahlreiche Gesten darstellen, wodurch eine visuelle Kommunikation zwischen Mensch und Serviceroboter erleichtert wird und auch die Akzeptanz für den Einsatz im menschlichen Umfeld erhöht werden kann.

Anzeige
In der Assistenz- und Servicerobotik eröffnet die SVH 5-Fingerhand vielfältige Möglichkeiten. © Schunk

Desksharing mit dem Roboter

„In unseren Forschungsprojekten konnten wir feststellen, dass die menschliche Hand weit mehr ist als ein hochflexibles Instrument zur Manipulation. Im Gegensatz zu industriellen Greifern verknüpfen Anwender mit humanoiden Greifhänden immer auch emotionale Aspekte“, erläutert May. „Greifhände sind immer dann gefragt, wenn ein Roboter menschliche Handlungsweisen imitieren soll.“ Das betrifft die Manipulation ebenso wie die Gestik. Vor allem haushaltsnahe Anwendungen der Servicerobotik als auch montagenahe Applikationen der industriellen Assistenzrobotik nimmt Schunk bei seinen Forschungsprojekten in den Blick. „Greifhände machen überall dort Sinn, wo ein Tätigkeitsumfeld auf den Menschen ausgelegt ist, der durch einen Roboter unterstützt werden soll, beispielsweise in der heimischen Küche, aber auch an industriellen Montagearbeitsplätzen oder in Kommissionier- und Logistikanwendungen.“

Unterschiedliche Varianten

Passend zur jeweiligen Applikation hat Schunk unterschiedliche Greifhände in seinem Portfolio, angefangen von einer auf die Grundfunktionen des Greifens reduzierten 2-Finger-Hand für die Servicerobotik über die industrietaugliche 3-Fingerhand SDH bis zur komplexen SVH 5-Fingerhand. Das jüngste Modell, die SIH, verfügt ebenfalls über fünf menschenähnlich aufgebaute Finger, unterscheidet sich jedoch bei Antrieb und Kinematik grundlegend von der SVH. Während die über neun Motoren angetriebene SVH die typischen Aspekte einer präzise arbeitenden Roboterhand erfüllt, ist die mit fünf Motoren ausgestattete und über Seilzüge betätigte SIH weitaus stärker an ihr menschliches Vorbild mit seinen Sehnen und Muskeln angelehnt: Drei ihrer Finger lassen sich unabhängig voneinander bewegen, die beiden kleinsten wiederum gemeinsam im Team. Damit ist die SIH flexibler einsetzbar als andere Greifhände mit Seilzugmechanik am Markt, zudem ist sie robuster und preisattraktiv. Vor allem der letzte Aspekt sei laut Martin May eine wesentliche Anforderung bei dem Forschungsprojekt gewesen, denn gerade Servicerobotikanwendungen im häuslichen Umfeld erfordern ein striktes Kostenmanagement, wenn sie am Markt Erfolg haben sollen.

Um das Ziel der bezahlbaren, flexibel einsetzbaren und einfach zu bedienenden 5-Finger-Hand zu erreichen, nutzt Schunk Erfahrungen aus der Bionik sowie moderne Motoren- und Elektronik-Konzepte. Mithilfe einer intelligenten Greiferregelung können über ein einfach zu bedienendes Interface vielfältige Greifprozesse umgesetzt werden, ohne diese exakt zu programmieren.

Autonomes Greifen

Mit der SIH wird der Greiferspezialist sein Portfolio um eine robuste und zugleich preisattraktive Greifhand erweitern. © Schunk

In seinen Smart Labs geht der Greiferspezialist noch weiter: Neben der Greifkomponente widmet man sich dort dem Greifprozess als Ganzes und sucht nach Wegen, um Handlingaufgaben autonom zu erledigen. Die aufwändige Programmierung des Roboters, die bislang manuell durch den Anwender oder Integrator erfolgt, soll künftig durch einen lernenden, autonomen Komponentenverbund ersetzt werden. Statt Positionen, Geschwindigkeiten und Greifkräfte Schritt für Schritt einzeln zu definieren, werden intelligente Greifsysteme künftig ihre Zielobjekte über Kameras erfassen und die Greifplanung selbständig übernehmen. Auf Grundlage von Datenbeständen und Algorithmen sollen Greifsysteme in die Lage versetzt werden, Gesetzmäßigkeiten zu erkennen und entsprechende Reaktionen abzuleiten. Darüber hinaus arbeitet die Forschung bei Schunk an Algorithmen, um unterschiedliche Geometrien und Anordnungen zu klassifizieren und optimale Greifstrategien zu entwickeln. Greifsysteme sollen in die Lage versetzt werden, Teile eigenständig zu handhaben und die zugrundeliegenden Greifabläufe immer weiter zu verfeinern.

Selbständige Bewertung der Greifqualität

In dieser Anwendung greift die Schunk SVH 5-Fingerhand autonom ein beliebiges Objekt, das beliebig platziert wurde. © Schunk

Je höher die Varianz der zu greifenden Teile und je komplexer die Aufgabe, desto eher werden auch hier Greifhände zum Einsatz kommen. Über entsprechende Sensorik in den Greiferfingern, den Motorstrom sowie eine in die Greifhand integrierte Intelligenz soll es möglich sein, die Güte eines Griffs zu erfassen, zu bewerten und gegebenenfalls nachzuregeln. Zudem können allein über den Greifer Objektmerkmale, wie etwa die Geometrie, die Größe oder die Nachgiebigkeit erfasst und an übergeordnete Systeme beziehungsweise vor- oder nachgelagerte Stationen übermittelt werden.

Dr. Martin May, Head of Research Advanced Technology bei Schunk in Lauffen/Neckar. © Schunk

„Mithilfe von Methoden der Künstlichen Intelligenz wird es zudem möglich sein, Service- und Assistenzroboter intuitiv zu trainieren und individuelle Bibliotheken zur Greifplanung zu erstellen und anzureichern“, ist Martin May überzeugt. „Gerade flexibel nutzbare Greifhände werden dann nicht mehr nur für repetitive Aufgaben eingesetzt, sondern sie können sich fortlaufend an neue Objekte und Zusammenhänge anpassen und ihre Greifstrategien fortlaufend optimieren.“

Prof. Dr.-Ing. Markus Glück, Geschäftsführer Forschung & Entwicklung, CINO, Schunk / ag

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Vakuum-Greifer

Intelligenz im Vakuum

Digitalisierung und elektronische Vernetzung verändert Prozesse und Geschäftsmodelle. Schmalz bietet jetzt sogar die Überwachung von Vakuum-Greifern via App mit dem Smartphone an.

mehr...

Greif-, Spann- und Palettiersysteme

Perfektes Zuspiel

Die Fertigung von Einzelstücken und kleinsten Serien galt im Maschinenbau lange Zeit als aufwändig und schwer automatisierbar. Fette Compacting hat die Herausforderung angenommen und ein vollautomatisiertes Fertigungssystem für kleinste Losgrößen...

mehr...
Anzeige

GF Machining Solutions: Mikron MILL P 800 U

Die Mikron MILL P 800 U ist eine robuste und präzise 5-Achs-Fräslösung für Hochleistungsbearbeitungen, die dank ihrer starken und dynamischen Zerspanungsleistung und hohen Stabilität neue Maßstäbe in Sachen Präzision und Oberflächengüte setzt.

mehr...
Anzeige

Greifsysteme

Schunk beteiligt sich an AGS

Mit einer 49-prozentigen Beteiligung an der AGS Automation Greifsysteme Schwope GmbH aus Bergisch Gladbach erweitert der Abieter von Spanntechnik und Greifsystemen Schunk sein Greifsystemportfolio für die kunststoffverarbeitende Industrie sowie für...

mehr...

Motek

Schunk ist mit Messeverlauf zufrieden

Zur Halbzeit der Motek zieht der geschäftsführende Gesellschafter der Schunk GmbH & Co. KG, Henrik A. Schunk, eine positive Messebilanz: "Die hervorragende Resonanz an unserem Messestand zeigt, dass in einer effizienten Produktionsautomatisierung...

mehr...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem SCOPE Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite