Endeffektoren und das haptische Feedbacksystem RePlaLink
Endeffektoren
Endeffektoren dienen als Werkzeug zur Durchführung einer Funktion eines Roboters oder Handhabungsgerätes. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Greifer in Industrieanlagen, einen Nähkopf in der Textiltechnik, um einen Schweißkopf oder Druckkopf in der Multidirektionale Additiven Fertigung als auch um Hände und Greifer im Rahmen von Mensch-Roboter-Kollaborationsszenarien handeln.
Im Forschungsthema Greifertechnik entwickeln wir Methoden und Tools, die während der Produktentwicklung die Aspekte Sicherheit und Funktionalität berücksichtigen und optimieren. Wir treiben damit die Entwicklung von flexiblen, adaptiven und inhärent sicheren Greifern voran.
Mensch-Roboter-Kollaboration
Im Forschungsfeld Getriebetechnik stehen bei der Mensch Roboter Kollaboration die Themen haptisches Feedback, Ergonomie, Bewegungstechnische Umsetzung zur Aufgabenerfüllung und Bedienung durch Nutzende im Vordergrund.
Hierbei kommen neben innovativen Lösungen aus aktuellen Forschungsprojekten auch klassische Verfahren aus der Bewegungstechnik zum Einsatz.
Im Bereich der Getriebetechnik wird außerdem der Forschungsschwerpunkt Inklusive Mensch-Roboter-Kollaboration behandelt. Ziel ist die bestmöglichste Unterstützung durch robotische Systeme in inklusiven Arbeitsplätzen zu generien und auf die Anforderungen der Personen und Arbeitsumgebungen abzustimmen.
Das Forschungsthema Mensch Roboter Kollaboration wird am IGMR fachübergreifend behandelt. Neben der Betrachtung von Mensch Roboter Kollaboration aus dem Fokus der Getriebetechnik befasst sich auch das Forschungsfeld Robotik mit diesem Thema. Gebündelt werden die Forschungsergebnisse im Querschnittsthema MRTeam.
Greifertechnik
Die Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK in industriellen Montageszenarien der Zukunft erfordert ein hohes Maß an Sicherheit und spezielle Fähigkeiten, wie die Griffperformance und die Robustheit. Für diesen Anwendungsfall arbeitet das IGMR an Roboterhänden.
Ein essenzieller Bestandteil eines Robotersystems ist der implementierte Greifer, der erst zur Bewältigung einer Aufgabe befähigt. Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration werden besondere Anforderungen an einen Greifer, hinsichtlich der Sicherheit und Funktionalität, gestellt. Unser Ziel ist es Methoden und Tools zu entwickeln, die diese Aspekte während der Produktentwicklung eines Greifers berücksichtigen.
Motivation
Unterschiedliche MRK-Szenarien stellen unterschiedliche Anforderungen an den implementierten Greifer. Allen gemein sind die Anforderungen an Funktionalität und Sicherheit.
Die Funktionalität eines Greifers steht dabei repräsentativ für eine Vielzahl an Qualitäten, die abhängig von dem betrachteten Anwendungsfall unterschiedlich sein können. Solche Qualitäten können beispielsweise die Griffperformance oder bei Roboterhänden auch ästhetische Aspekte sein. Letzteres spiegelt sich in MRK-Anwendungen oft in dem Bedarf eines anthropomorph gestalteten Greifers als Roboterhand wider. Bei der Griffperformance kann als Anforderung die Fähigkeit beschreiben werden eine Vielzahl an unterschiedlichen Geometrien greifen zu können. Diese Fähigkeiten werden in Montage-Szenarien der Zukunft wie im Projekt Internet of Production eingesetzt. Eine weitere Fähigkeit ist es Manipulationsaufgaben bewältigen zu können, wie zum Beispiel das Öffnen einer Tür. Dies wird in der Servicerobotik, der Mensch-Roboter-Kollaboration im häuslichen Umfeld eingesetzt.
Bei der MRK befinden sich der Mensch und das Robotersystem ohne trennende Sicherheitseinrichtung im selben geschützten Bereich, dem sogenannten kollaborativen Arbeitsraum. Je nach Interaktionsgrad können beide Akteure gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten. Ein physischer Kontakt zwischen dem Menschen und Robotersystem ist nicht auszuschließen und abhängig von der Tätigkeit erwünscht. Aufgrund der Gefahr des physischen Kontaktes ist die Risikominderung eine inhärente Anforderung der MRK. Dies gilt insbesondere für die Greifer, die direkt mit ihrer Umgebung und potenziell mit dem Menschen interagieren. Maßnahmen zur Risikominderung des Greifers im Hinblick auf den physischen Kontakt sind der Einsatz von passiven als auch aktiven Sicherheits-Gestaltungsmaßnahmen. Als passive Sicherheits-Gestaltungsmaßnahme sind insbesondere die Form und Oberfläche des Greifers hervorzuheben, da diese Einflussgrößen der resultierenden Kontaktkraft und Flächenpressung darstellen. Bisher gibt es allerdings in der Produktentwicklung eines Greifers keine Methoden, um das Risiko beim physischen Kontakt mit einem Greifer zu beurteilen.
Ziel
Im Forschungsthema Greifertechnik entwickeln wir Methoden und Tools, die während der Produktentwicklung die Aspekte Sicherheit und Funktionalität berücksichtigen und optimieren. Wir treiben damit die Entwicklung von flexiblen, adaptiven und inhärent sicheren Greifern für den Einsatz in der Mensch-Roboter-Kollaboration voran.
Vorgehen
Für die Entwicklung von Roboterhänden für die MRK-Anwendung werden, die am IGMR entwickelten Qualitäts-Kriterien verwendet. Diese behandeln die verschiedenen Qualitäten einer Roboterhand. Unter der Annahme, dass nicht das „richtige“ Design einer Roboterhand existiert, sondern das „optimale“ Design für einen Anwendungsfall, werden unter Berücksichtigung der zu erfüllenden Qualitäten die bestmöglichen Methoden ermittelt.
Für die Produktentwicklung eines inhärent sicheren Greifers entwickeln wir eine rechnergestützte Methode zur Risikobeurteilung zu Kontakten zwischen Greifer und dem Menschen. Basierend auf einem Kollisionsmodell evaluiert die Methode anhand der Flächentopologie des Greifer-Gehäuses dessen Eignung für den kollaborativen Einsatz und zeigt potenzielle Gefahrenstellen auf.
Haptisches Feedbacksystem RePlaLink
Das haptische Feedbacksystem Reconfigurable Planar Linkage, kurz RePlaLink, ermöglicht die haptische Simulation und Synthese handbetätigter Mechanismen auf Basis virtueller Prototypen.