Der neue ROSE-Roboter kann jedes Objekt greifen, ohne es zu beschädigen

Das Greifen und Manipulieren der Soft-Robotik ist nach wie vor ein äußerst aktives Forschungsgebiet im Bereich der Robotik. Besonders im Bereich der Landwirtschaft schreitet die Automatisierung der Erntearbeit durch Roboterhände voran und erregt Aufmerksamkeit als nützliches Mittel, um Pflanzen zu ernten, ohne sie zu beschädigen.

Solche Roboter wurden bereits entwickelt, aber die Ergebnisse beim Greifen empfindlicher Nutzpflanzen wie Erdbeeren und Pfirsiche sind nicht gut. Darüber hinaus ist einer der Gründe dafür, dass sich Roboterhände nicht weit verbreitet haben, der hohe Preis von Robotern.

Nun hat ein Forschungsteam des Japan Advanced Institute of Technology (JAIST) eine bahnbrechende Lösung für diese Probleme gefunden. Inspiriert von einer blühenden Rose haben sie einen innovativen weichen Robotergreifer namens ROSE (ROtation-based-Squeezing grippEr) entwickelt, der jedes Objekt greifen kann, ohne das Objekt und seine Umgebung zu beschädigen.

Forscher erstellten eine Haut aus weichem Material für den ROSE-Roboter und schlugen einen einfachen Mechanismus vor. Der weiche Greifteil von ROSE hat die Form eines zylindrischen Trichters oder einer Hülse und ist mit einer harten kreisförmigen Basis verbunden, die wiederum am Schaft eines Aktuators befestigt ist. Der Trichter muss über dem aufzunehmenden Gegenstand platziert werden und einen angemessenen Teil seiner Oberfläche abdecken. Dann dreht der Aktuator die Basis, wodurch sich die Haut des flexiblen Trichters eng um das Objekt legt. Dadurch wird der Steuerungsaufwand reduziert, ohne dass das gegriffene Objekt beschädigt wird.

Die ROSE-Roboterhand kann aufgrund ihrer großen Kontaktfläche und geschlossenen Struktur verschiedene Objekte greifen. Darüber hinaus kann es kostengünstig hergestellt werden, indem das rotierende Teil aus einer kleinen Menge weichem Material und Harzmaterial im 3D-Druck hergestellt wird.

Außerdem kann ROSE problemlos eine Vielzahl von Objekten aufnehmen, ohne dass komplexe Steuerungs- und Sensormechanismen erforderlich sind. Seine Hülse übt im Gegensatz zu Greifern, die auf fingerähnlichen Strukturen basieren, einen sanfteren und gleichmäßigeren Druck aus. Dadurch eignet sich ROSE besser für den Umgang mit empfindlichen Produkten wie Erdbeeren und Birnen sowie rutschigen Gegenständen.

Mit einem Gewicht von weniger als 200 Gramm erreicht der Greifer ein beeindruckendes Nutzlast-Gewichts-Verhältnis von 6812 %. Es blieb auch nach 400.000 Versuchen funktionsfähig und kann auch dann noch Gegenstände anheben, wenn der Ärmel reißt.

Darüber hinaus kann ROSE mit Sensorfunktionen ausgestattet werden. Dies erreichten die Forscher, indem sie mehrere Kameras auf der kreisförmigen Basis platzierten und auf die Innenseite des mit Markierungen bedeckten Trichters zeigten, deren Position von den Kameras erfasst und durch Bildverarbeitungsalgorithmen analysiert werden konnte. Dieser vielversprechende Ansatz ermöglicht die Schätzung der Größe und Form des gegriffenen Objekts.

ROSE könnte eine verlockende Option für verschiedene Anwendungen sein, darunter Erntevorgänge und das Sortieren von Gegenständen in Fabriken, Bauernhöfen, Großküchen und Lagerhäusern.

„Der ROSE-Greifer birgt ein erhebliches Potenzial, Greifanwendungen zu revolutionieren und in verschiedenen Bereichen breite Akzeptanz zu erlangen“, schließt Associate Professor Van Anh Ho. „Sein unkompliziertes, aber dennoch robustes und zuverlässiges Design wird Forscher und Hersteller dazu inspirieren, es in naher Zukunft für eine Vielzahl von Greifaufgaben einzusetzen.“