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Greifsysteme

Sensorikboom bei Greifsystemen

| Redakteur: Jan Vollmuth

Die smarte Fabrik der Zukunft braucht smarte Greifsysteme, die flexibel und autonom arbeiten und einfach zu inte­grieren sind. Sensorik macht’s möglich.

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Mittel- und langfristig geht der Trend zum autonomen Greifen. In Pilotanwendungen mit der Schunk SVH 5-Fingerhand verdeutlicht Schunk, was heute über eine Kombination aus flexiblen Greifern, Sensorik und Künstlicher Intelligenz bereits möglich ist.
Mittel- und langfristig geht der Trend zum autonomen Greifen. In Pilotanwendungen mit der Schunk SVH 5-Fingerhand verdeutlicht Schunk, was heute über eine Kombination aus flexiblen Greifern, Sensorik und Künstlicher Intelligenz bereits möglich ist.
(Bild: Schunk)

Die Digitalisierung macht vor der Handhabung nicht halt: Flexibel einsetzbare, autonome und hochvernetzte Handhabungssysteme halten zunehmend Einzug in die Produktion. Gleichzeitig eröffnet die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine neue Möglichkeiten der Automatisierung bisher ausschließlich manueller Prozesse. Hintergrund dieser Entwicklung: In den vergangenen Jahren wurden Sensorlösungen für Handhabung, Montage und Robotik immer leistungsfähiger, kompakter und universeller nutzbar. Häufig verschmelzen sie unmittelbar mit dem Aktor und lassen sich vergleichsweise einfach programmieren.

Greifprozesse präzise auswerten

Ein Beispiel dafür die C-Nuten-Sensoren MMS 22-PI von Schunk. Die Universalsensoren verfügen wahlweise über einen oder zwei frei programmierbare Schaltpunkte und werden über einen Magneten im Innern des Aktors detektiert. Auch bei sehr kleinen Hüben ist eine zuverlässige Positionsabfrage möglich, sodass der Greifprozess präzise ausgewertet und gesteuert werden kann. Der analoge Positionssensor MMS-A von Schunk, der erste und kleinste teachbare Analogsensor, wiederum kann störkonturfrei unmittelbar in die C-Nut von Greifmodulen integriert werde und den gesamten Hubbereich eines Greifers erfassen.

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Mehr als nur zupacken

„Greifer von morgen greifen nicht nur, sondern melden zusätzlich immer mehr Daten zurück“, sagt Schunk-Entwicklungschef Prof. Dr. Markus Glück. „Schon heute liefern analoge Magnetschalter Informationen, ob und gegebenenfalls welches Teil gegriffen wurde. Künftig wird die Tiefe dieser Informationen weiter zunehmen.“

Smarte Handhabungsmodule wie der Schunk EGL schaffen die Voraussetzungen für eine Vollintegration von Produktionsanlagen im Fertigungsumfeld und deren Anbindung an Cloud-basierte Ökosysteme. In Technologiestudien sammeln Inline-Messsysteme beim sogenannten Smart Gripping Daten und werten diese mithilfe der in den Greifer integrierten Edge-Technologie umgehend aus. Jeder einzelne Prozessschritt des Handhabungsmoduls wird überwacht und z.B. an die Anlagensteuerung, an das übergeordnete ERP-System, aber auch an Analyse-Datenbanken und Cloud-Lösungen weitergegeben.

Greifer mit Fingerspitzengefühl

Auch in der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ermöglichen Sensoren in Greifsystemen entscheidende Fortschritte: „Bei MRK-Applikationen gilt es, den Spagat zwischen den Anforderungen der Handlingaufgabe und den in der ISO/TS 15066 definierten biomechanischen Grenzwerten zu bewältigen“, erläutert Markus Glück.

Wie dies gelingen kann, zeigt Schunk mit dem Großhubgreifer EGL-C, der Kraftmessung mit Wegmessung kombiniert: In die Grundbacken des Greifers integrierte Kraftmessbacken sowie Inkrementalgeber überwachen permanent die Greifkraft sowie die Position der Greiferfinger. Bis zu einer theoretischen Distanz von 4 mm zum geteachten Werkstück ist die Greifkraft auf 30 N begrenzt. Kommt es in dieser Annäherungsphase zu einer Kollision, etwa mit der Hand des Bedieners, geht der Greifer sofort in den sicheren Halt. In der zweiten Phase der Greifprozedur, bei einer Werkstückdistanz von < 4 mm, fahren die Finger mit der frei definierbaren Maximalkraft bis 450 N zu – eine weit höhere Kraft als bislang bei kollaborativen Greifern möglich war. Misst das System in dieser Schließphase eine Nachgiebigkeit, stoppt auch diese Bewegung automatisch.

Künstliche Intelligenz ist der Schlüssel zu autonomen Greifen

Künftig, so die Pläne von Schunk, sollen sich Aufgabenstellungen für die gesamte kinematische Kette bestehend aus Roboter und Greifer automatisieren lassen, ohne dass diese Schritt für Schritt programmiert werden müssen. Der Schlüssel für dieses autonome Greifen ist der Einsatz Künstlicher Intelligenz sowie die parallele Nutzung unterschiedlicher Sensoren. So werden in einer Pilotanwendung zufällig angeordnete Teile über eine Kamera identifiziert, autonom aus einer Transportbox gegriffen und einem Bearbeitungsprozess zugeführt.

„In diesem Zusammenhang wird es entscheidend sein, dass moderne Greifsystemlösungen zum einen über die entsprechende Sensorik verfügen und zum anderen für den Einsatz von KI-Technologien vorbereitet sind“, sagt Glück. (jv)

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Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

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