Neuer Robotergreifer definiert Objekt-Handhabung neu

Menschen haben die natürliche Fähigkeit, Objekte ganz einfach zu handhaben und zu justieren. Wir können einen Stift aufheben, ihn zwischen unseren Fingern drehen und die Kappe ohne viel Nachdenken abnehmen. Diese Fähigkeit ermöglicht es uns, viele Aufgaben nur mit einer Hand zu erledigen. Roboter zu entwickeln, die diese Fähigkeit nachahmen können, ist ein wichtiges Forschungsgebiet. Wissenschaftler arbeiten daran, Roboter zu bauen, die Objekte ähnlich wie menschliche Hände greifen und bewegen können. Dieser Artikel spricht über einen neuen Typ von robotischen Greifern, die dabei helfen sollen.

#Was ist der weiche robotische Greifer?

Der hier besprochene robotische Greifer hat drei weiche Finger und eine rotierende Basis. Dieses Design ermöglicht es, Objekte ganz einfach zu drehen. Er hat ausserdem eine Saugnapf, um zu verhindern, dass Gegenstände beim Heben oder Bewegen abrutschen. Der Greifer wurde mit verschiedenen Objekten getestet, um zu sehen, wie gut er diese sowohl greifen als auch drehen kann.

#Warum ist das wichtig?

Die Fähigkeit, Objekte zu repositionieren, ist etwas, was Menschen ganz selbstverständlich tun. Wenn wir zum Beispiel schreiben, müssen wir oft den Stift anpassen, bevor wir anfangen. Manche Leute können Stifte sogar ganz mühelos drehen. Für Roboter ist es eine grosse Herausforderung, dieses Niveau an Geschicklichkeit zu erreichen, aber es wäre auch sehr vorteilhaft. Roboter, die Objekte einfach handhaben können, wären in vielen Bereichen nützlich, wie in Fabriken und Montagelinien. Sie könnten verschiedene Formen und Gewichte bewältigen, ohne für jede Aufgabe spezielle Designs zu benötigen.

In den meisten Situationen sind Werkzeuge und Objekte für den menschlichen Gebrauch gemacht. Das bedeutet, dass Roboter grundlegende Aufgaben effektiver erledigen könnten, wenn sie Objekte wie Menschen bewegen und anpassen könnten. Zum Beispiel, wenn ein Roboter einem Menschen ein Werkzeug so reichen könnte, dass es leicht zu greifen ist, wäre das praktischer in Arbeitsumgebungen wie Fertigung oder Wartung.

#Wie funktioniert der Greifer?

Der Greifer ist so gestaltet, dass er das Objekt, das er hält, drehen kann. Wenn ein Roboter ein Werkzeug aufnimmt, sagen wir einen Schraubendreher, ist die Idee, dass der Greifer das Werkzeug so anpasst, dass es bequem an einen Menschen übergeben werden kann. Der Greifer hebt zuerst das Objekt, dreht es dann um, sodass der flache Teil unten ist. Er lässt das Objekt auf diesen flachen Teil fallen, der es in die richtige Position dreht. So kann es jemandem einfach übergeben werden.

Dieser Prozess könnte die Art und Weise, wie Aufgaben in vielen Branchen erledigt werden, verändern. Er könnte Roboter effektiver machen und assistive Technologien für Menschen bereitstellen, die Hilfe bei täglichen Aktivitäten benötigen. Die aktuellen robotischen Arme für Prothesen können kompliziert und sehr teuer sein. Sie sind oft auf Muskelbewegungen angewiesen, um zu steuern, welche Position die Finger einnehmen, aber nicht jeder hat die nötige Muskelkraft oder Kontrolle dafür. Ein Greifer, der sich automatisch anpassen kann, um verschiedene Objekte zu halten, würde die Lebensqualität der Nutzer enorm verbessern.

#Herausforderungen beim Bau solcher Greifer

Robotic greifer zu entwickeln, die Objekte wie eine menschliche Hand bewegen können, ist schwierig. Die menschliche Hand ist sehr komplex; sie hat viele bewegliche Teile und kann Gefühle wie Berührung und Druck wahrnehmen. Diese Komplexität ermöglicht es uns, Objekte vorsichtig zu handhaben. Robotische Designs versuchen oft, dies nachzuahmen, können aber kompliziert und schwer zu bauen werden.

Die menschlichen Hände haben über 20 Bewegungsmöglichkeiten und können sensationieren, was sie halten. Für Roboter gibt es Schwierigkeiten, alle notwendigen Teile in einem kleinen Design unterzubringen. In der Regel verwenden robotische Finger Sehnen, die es ermöglichen, Sensoren anderswo im Körper des Roboters zu platzieren.

Eine weitere Herausforderung ist, dass die menschliche Hand fühlen kann, welche Objekte sie hält. Sie kann nicht nur das Gewicht eines Gegenstands feststellen, sondern auch seine Textur, Form und Temperatur. Diese Art der Wahrnehmung würde einem robotischen Greifer helfen, seinen Griff anzupassen, ohne das Objekt sehen zu müssen.

#Verschiedene Arten von Greifern

Es gibt viele verschiedene Designs für robotische Greifer. Einige versuchen, die menschlichen Hände genau nachzuahmen, aber diese Designs können schwierig zu bauen sein. Andere sind einfacher und benötigen weniger Teile. Zum Beispiel verwenden einige Greifer nur zwei Finger anstelle von fünf. Obwohl das sie einfacher zu bauen und zu steuern macht, schränkt es ihre Fähigkeit ein, die Griffweise anzupassen.

Weiche robotische Technologie hat in den letzten Jahren an Beliebtheit gewonnen. Weiche Greifer können ihre Form ändern, was sie weniger wahrscheinlich macht, empfindliche Objekte zu beschädigen. Materialien wie Silikon bieten zusätzlichen Halt und reduzieren die Wahrscheinlichkeit des Abrutschens. Diese Greifer können Gegenstände greifen, ohne dass genaue Masse benötigt werden. Sie passen sich verschiedenen Formen an, was einen grossen Vorteil darstellt.

Allerdings kann die Verwendung von weichen Materialien die Kontrolle erschweren. Sie könnten fortschrittliche Techniken wie maschinelles Lernen benötigen, um richtig zu funktionieren. Ausserdem können weiche Materialien leichter beschädigt werden, und sie könnten Probleme mit Luftlecks haben.

Auf der anderen Seite können traditionelle starre Greifer eine präzise Kontrolle im Vergleich zu weichen Greifern bieten, sind aber möglicherweise nicht so anpassungsfähig. Das Design ist einfacher zu handhaben, aber der Roboter muss viel über das Objekt wissen, das er manipuliert.

#Design des weichen Greifers mit drehbarem Handteller

Dieses neue Greifdesign hat eine rotierende Basis, die den Manipulationsprozess vereinfachen soll. Der Handteller des Greifers fungiert als stabile Oberfläche, auf der Objekte für die Drehung positioniert werden können. Die Idee ist, dass der Handteller die Objekte dreht, anstatt die Finger, was die Komplexität der Aktionen reduziert.

Um ihn zu verwenden, hebt der Roboter zuerst ein Objekt mit den Fingern. Dann dreht er den Greifer so, dass der Handteller unter dem Objekt ist. Das Objekt wird sanft auf den Handteller fallen gelassen, der dann in die gewünschte Position gedreht werden kann. Der Saugnapf hilft, das Objekt während dieses Prozesses an seinem Platz zu halten.

Durch die Verwendung eines Motors zur Rotation kann der Greifer Objekte schnell und genau drehen. Dieses Design reduziert das Risiko, den Griff zu verlieren, da die Finger nicht am Drehprozess beteiligt sind.

#Materialien und Konstruktion

Der Greifer wird mit einem 3D-Druckprozess gebaut, der komplexe Designs ermöglicht. Der Handteller hat einen Motor und einen weichen Saugnapf aus Silikon, der es ihm ermöglicht, nicht flache Oberflächen effektiv zu greifen. Die Finger sind ebenfalls aus weichen Materialien gefertigt, die Flexibilität bieten.

Es wurden verschiedene Fingerdesigns getestet, um einen zu finden, der verschiedene Objekte gut greifen kann. Das einzigartige Design ermöglichte es den Fingern, sich anzupassen und anzupassen, was eine grosse Herausforderung bei früheren Designs war.

Das Kontrollsystem des Greifers nutzt ein Arduino und einen Raspberry Pi, die zusammenarbeiten, um Bewegungen und Funktionen zu verwalten. Dieses Setup sorgt dafür, dass der Greifer während der Operationen effektiv reagieren kann.

#Testen des Greifers

Es wurden Tests mit verschiedenen Objekten durchgeführt, um zu bewerten, wie gut der Greifer funktionierte. Die Objekte wurden basierend auf ihrer Grösse und ihrem Gewicht ausgewählt, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der Fähigkeiten des Greifers lagen. Jeder Test bestand darin, ein Objekt aufzuheben, es zu drehen und es dann wieder abzulegen.

Zum Beispiel wurde ein leichtes Styroporei leicht gegriffen und gedreht, was zeigte, dass der Greifer gut anpasste. Schwerere Objekte wie eine Rolle Klebeband stellten jedoch grössere Herausforderungen dar, da sie verdrehen oder abrutschen konnten, wenn sie nicht richtig gehalten wurden.

Durch diese Tests wurde deutlich, dass die Finger manchmal die Bewegung behinderten, insbesondere bei breiteren oder flexiblen Gegenständen. Lösungen zur Verbesserung des Designs wurden diskutiert, wie zum Beispiel, die Finger zurückziehbar zu machen oder ihre Winkel während der Nutzung anzupassen.

#Fazit

Der robotische Greifer mit drehbarem Handteller zeigt Potenzial zur Verbesserung der Fähigkeiten von Robotern beim Umgang mit Objekten. Er konnte Gegenstände effektiv greifen und neu orientieren, ohne in verschiedenen Tests abzurutschen. Obwohl er für viele Arten von Objekten gut funktionierte, bestehen Herausforderungen, insbesondere bei weichen oder breiten Gegenständen.

In Zukunft könnten Anpassungen am Design notwendig sein, um die Funktion zu verbessern und besser an verschiedene Objekte anzupassen. Wege zu finden, die Finger flexibler zu machen und neue Elemente wie Sensoren hinzuzufügen, könnte die Gesamtleistung des Greifers steigern.

Dieser neue Ansatz für robotische Greifer markiert einen bedeutenden Schritt im Bestreben, Maschinen zu schaffen, die bei täglichen Aufgaben helfen können, und eröffnet neue Möglichkeiten für Automatisierung in verschiedenen Bereichen.