Für den Fanuc- Schwerlastroboter M-2000iA mit 1200 kg Traglast hat Schunk einen Sondergreifer entwickelt. Bild: Fanuc Robotics

Die menschliche Hand ist das bislang unerreichte Vorbild für Robotergreifer. Allerdings machen Sensoren die Greifer heute feinfühlig und die Bildverarbeitung verleiht ihnen Augen. Auch die zunehmenden Traglasten der Roboter sind eine Herausforderung für die Greiferhersteller. Greifer sind die Hände der Roboter und sie sorgen in vielen Fällen erst dafür, dass der Roboter seine Aufgabe erledigen kann. Sie müssen aber auch mit Weiterentwicklungen bei den Robotern mithalten, die immer schwerere Lasten bewegen können. „Wir begleiten diesen Trend mit Greifern, bei denen das Verhältnis von Leistungsfähigkeit und Eigenmasse optimiert ist“, sagt Matthias Poguntke, Leiter Produktmanagement Automation bei der Schunk GmbH & Co. KG. „Denn je leichter der Greifer, desto schwerer kann das Werkstück sein.“ Kräftiger Greifer handhabt schwere Lasten an Werkzeugmaschinen So hat das Lauffener Unternehmen für den Fanuc-Schwerlastroboter M-2000iA/1200 einen elektrischen Greifer entwickelt, der es bei einem Hub von 100 mm pro Finger auf eine Greifkraft von etwa 23 000 N bringt. 2009 konnte man auf einer Werkzeugmaschinen-Messe das Duo dabei bestaunen, wie es abwechselnd ein 700 kg schweres Maschinenbett und einen Lagerring mit einem Durchmesser von 850 mm handhabte, ohne dazu die Greiferbacken zu wechseln. „Das Greifsystem für die Fanuc-Messepräsentation wog gerade einmal 350 kg“, betont Poguntke.

Steifigkeit des Schwerlastgreifers mit Finite-Elemente-Methode optimiert

Die Steifigkeit des Schwerlastgreifers und seiner Backen wurde mit der Finite-Elemente-Methode so optimiert, dass an keiner Stelle unzulässige Kräfte auftreten können. Gleichzeitig wurde überschüssiges Material konsequent entfernt. Der elektrische Antrieb erfolgt bei diesem Sondergreifer über ein zentral angeordnetes Trapezgewinde, das die Kraft gleichmäßig und genau auf die rollengeführten Grundbacken überträgt. Zum Betrieb wird die Steuerung des Roboters genutzt, die den Greifer wie eine siebte Achse behandelt.

Die Intelligenz der Greifer wächst

Auch sein Zubehör hat Schunk entsprechend um das neue Wechselsystem SWS-L-1210 ergänzt, das speziell für den Einsatz an Schwerlastrobotern optimiert wurde. Es ist gleich mit drei Verriegelungssystemen ausgestattet und kann dadurch in allen drei Achsen statische Momente von 5400 N bei einer Zuladung von 1200 kg aufnehmen, heißt es von Unternehmensseite. Zur einfachen Montage am Roboterarm ist der Wechsler mit den Lochbildern für die ISO-Flansche mit einem Durchmesser von 200 und 250 mm ausgestattet.
Greifer werden aber auch immer intelligenter. „Bei modernen Greifsystemen gehören Sensoren mittlerweile zur Standardausstattung“, urteilt der Schunk-Manager. Um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, werde über Sensoren abgefragt, ob der Greifer offen oder geschlossen sei. Häufig kämen auch Bauteilanwesenheits- oder Greifkraftsensoren zum Einsatz.

Roboter-Greifer lernen sehen

„Zudem eröffnet die industrielle Bildverarbeitung viele neue Möglichkeiten“, so Poguntke. „Sehende Greifer spielen vor allem dort eine Rolle, wo Teile variabel angeordnet sind. Der Griff in die Kiste steht bildhaft genau für eine solche Handhabungsaufgabe.“ Ähnlich sei es, wenn ungeordnete Teile vom Band gegriffen oder unterschiedliche Werkstücke gehandhabt werden sollen. Mit der Bildverarbeitung erkenne der Greifer das Greifgut und passe sich automatisch an.
Die Natur stand Pate bei der Entwicklung des Fin-Grippers von Festo. Der adaptive Greifer hat eine der Fisch-Schwanzflosse nachgebaute dreidimensionale Fin-Ray-Struktur (Flossenstrahlstruktur). Die drei Greiffinger passen sich bei seitlich einwirkendem Druck direkt an die Kontur des Werkstücks flexibel und elastisch an – unabhängig von dessen Bauteilkontur. Der Fin-Gripper umschließt das zu greifende Werkstück, zum Beispiel eine Glühbirne, ähnlich wie eine Hand, betont das Esslinger Unternehmen.

Der Feinmotoriker unter den Greifern kommt von Festo

Für feinfühliges Greifen zerbrechlicher Werkstücke eignet sich der Bernoulli-Sauggreifer von Festo. Er nimmt Werkstücke wie beispielsweise siliziumbasierte Wafer berührungslos auf, indem am Bernoulli-Greifer selbst ein Überdruck angelegt wird. Gleichzeitig wird an der zu greifenden Fläche ein Unterdruck zum Ansaugen des Wafers erzeugt.

Bernoulli-Greifer arbeitet mit Überdruck

Dadurch wird das Werkstück an den Greifer gezogen, so lange bis die Gewichtskraft, die Kraft des Staudrucks aus der Düse und die anziehende Kraft aus dem Beschleunigungsimpuls des Fluids im Gleichgewicht stehen. Es stellt sich dabei ein bestimmter Abstand von etwa 0,5 bis 3 mm zwischen Greifer und Grifffläche des Bauteils ein, sodass das Objekt berührungslos gehalten wird. 

Weil Pflegekräfte knapp und teuer sind, verstärkt das Bundesforschungs- ministerium seine Förderung für die Entwicklung von Robotern als Altenpfleger. Bild: obs/Johanniter-Unfallhilfe

Notruftechnik, die von selbst Hilfe holt, Bodenbeläge, die gefährliche Stürze erkennen und melden, oder Roboter, die das Frühstück ans Bett bringen – intelligente Assistenzsysteme bieten älteren Menschen die Chance auf ein sicheres Leben zu Hause. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) will deshalb die Förderung für das Forschungsfeld „Assistenzsysteme im Dienste des älteren Menschen“ 2010 aufstocken. Im Regierungsentwurf des Haushalts 2010 ist eine Steigerung um 21 Mio. Euro auf insgesamt 30 Mio. Euro vorgesehen, wie das Bundesforschungsministerium berichtet. „Unser Ziel ist es, dass ältere Menschen möglichst lange ein unabhängiges und eigenverantwortliches Leben führen können“, sagte Thomas Rachel (MdB), Parlamentarischer Staatssekretär im BMBF am Dienstag in Berlin. Die Bundesregierung sei entschlossen, Forschung für ein selbstbestimmtes Leben auszubauen. Roboter-Forschung für altersgerechte Mobilität Auf dem 3. Deutschen AAL-Kongress (Ambient Assisted Living), den das BMBF gemeinsam mit dem VDE in Berlin veranstaltet, stellte Rachel einen neuen Schwerpunkt der Forschungsförderung vor: die barrierefreie Mobilität, altersgerechte Assistenzsysteme für zu Hause und für unterwegs. Zugleich verwies er auf offene wirtschaftliche, ethische und rechtliche Fragen, zum Beispiel zum Datenschutz oder zum Haftungsrecht. Gebraucht werde ein gesamtgesellschaftlicher Dialog, um herauszufinden, welche Technik ältere Menschen wirklich wollen. Um diese und ähnliche Fragen zu beantworten, fördert das BMBF in den nächsten drei Jahren eine breit angelegte, soziale und gesellschaftswissenschaftliche Begleitforschung.

Große Marktchancen bei Robotern für ältere Menschen

Auf die großen Marktchancen von Produkten und Dienstleistungen des „Ambient Assisted Living“, wie dieser wichtige Technologiebereich in Europa genannt wird, wies der VDE-Vorstandsvorsitzende Dr. Hans Heinz Zimmer hin.
Laut VDE-Trendstudie „Medtech 2020“ ist Deutschland bei Telemedizin und E-Health auf dem Weg zum globalen Innovationsführer. Zimmer forderte indes ein branchenübergreifendes Konzept für die intelligente Heimvernetzung: „Wenn uns die sinnvolle Integration aller informations- und kommunikationstechnischen Dienste gelingt, eröffnen sich zusätzliche Potenziale“, sagte der Vorstandvorsitzende.