Entwicklung eines Fangkonzeptes für den Transport mit Robotern (CaRoLo)

Problemstellung
Das Werfen und Fangen schwerer Lasten, wie beispielsweise Ziegel bei Dachdeckarbeiten in großer Höhe, stellt eine enorme physische Belastung für Handwerkende dar. Dennoch sind diese Tätigkeiten aus dem Arbeitsalltag nicht wegzudenken. Viele dieser Arbeitsvorgänge konnten bereits durch Förderbänder, Krane oder fahrerlose Transportsysteme ersetzt werden. Unter schwierigen Randbedingungen bleibt häufig das händische Werfen und Fangen die einzige Option. Daher bedarf es innovativer Robotiksysteme mit automatisiertem Fangsystemen, die Mitarbeitende vor allem im Handwerk entlasten können. Die Natur bietet mit der Venusfliegenfalle hierfür ein Vorbild. Zum einen kann diese das zu fangende Objekt (die Beute) mittels feiner Sensoren auf den Blättern erkennen und den Fangmechanismus auslösen. Zum anderen weist die Pflanze einen anpassungsfähigen Schnappmechanismus auf, der die Beute sicher umschließt.

Projektziel
Das Forschungsprojekt CaRoLo entwickelt nach diesem Vorbild einen automatisierten, anpassungsfähigen reaktiven Greifer für die Robotik. Ziel ist es, die Prinzipien der Venusfliegenfalle für das Auslösen der Falle und das Umschließen und Fangen der Beute auf einen formvariablen Greifer für Roboter zu übertragen und diesen technisch in einen Fangprozess umzusetzen. Mit dem Projekt werden der Aufbau eines prototypischen Greifers, die Prozesserforschung sowie der Nachweis der Funktionalität in einer Testumgebung mit Roboter ermöglicht.

Vorgehensweise
Als Lösungsansatz wird der bestehende Universalgreifer analog zum biologischen Vorbild der Venusfliegenfalle um einen schnellen Fangmechanismus zu einer schonend fangenden „Fangformhand“ (FangFH) weiterentwickelt. Dazu werden in der Konzeptionierungsphase die Mechanismen der Venusfliegenfalle analysiert und in technische Konzepte übertragen. Auf Basis der Entwürfe werden die Greiferkonzepte unter Berücksichtigung der Funktion und Fertigbarkeit auskonstruiert, Prototypen hergestellt und charakterisiert. Die Greifer sind anschließend hinsichtlich ihrer Funktionalität im Fangprozess zu erproben. Aufbauend auf den gesammelten Erkenntnissen wird abschließend ein Konzept zur Umsetzung im Handwerk erarbeitet und eine Demonstration im Laborumfeld aufgebaut und durchgeführt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Verwertung der Ergebnisse erfolgt in Form einer branchenspezifischen Gesamtlösung für die Handhabung im Baugewerbe und in der Logistik. Als Zielanwendung sticht das Dachdeckerhandwerk heraus, da diese zu den körperlich belasteten Berufsbranchen gehört und mit ca. 15.000 Betrieben einen hohes Marktpotenzial aufweist. Die Anwendung ist darüber hinaus in weiteren Branchen des Handwerks sowie der Intralogistik möglich, die aufgrund ihrer ähnlichen Arbeitsbedingungen keine adäquaten technischen Hilfsmittel zur Verfügung haben. Die wissenschaftliche Verwertung der Ergebnisse erfolgt über Veröffentlichungen in industriellen und akademischen Netzwerken und Konferenzen.

• Formhand Automation GmbH
• Technische Universität Braunschweig