Ein neuer Robotergreifer aus Maßband erleichtert das Pflücken von Obst und Gemüse
Es ist ein Spiel, das viele von uns als Kinder - und vielleicht auch später im Leben - gespielt haben: ein Maßband abwickeln, um zu sehen, wie weit es reicht, bevor es sich biegt. Aber für die Ingenieure der University of California San Diego war dieses Spiel eine Inspiration, denn sie fanden heraus, dass Maßband ein hervorragendes Material für einen Robotergreifer sein könnte.
Die Greifer würden sich besonders gut für Anwendungen in der Landwirtschaft eignen, da ihre Extremitäten weich genug sind, um zerbrechliches Obst und Gemüse zu greifen, schreiben die Forscher. Die Geräte sind außerdem kostengünstig und in der Nähe von Menschen sicher.
Das Team veröffentlichte sein Verfahren und Design am 9. April 2025 in der Zeitschrift Science Advances. Sie nennen ihren Roboter GRIP-Tape, wobei GRIP ein Akronym für Grasping and Rolling In-Plane (Greifen und Rollen in der Ebene) ist.
Die Entwicklung des idealen Robotergreifers ist noch nicht abgeschlossen. Bestehende Greifer, die sich ausdehnen können, sind sperrig, weil sie zusätzliche Mechanismen benötigen, um die Greiforgane zum Ausdehnen zu bringen. Der Greifer, den das Team der UC San Diego entwickelt hat, löst dieses Problem.
Denn das Band ist sowohl robust als auch flexibel, kann im eingefahrenen Zustand in einem kleinen Behälter aufbewahrt werden und hat im ausgefahrenen Zustand eine große Reichweite. Nach einer Reihe von Versuchen haben die Ingenieure festgestellt, dass die beste Konfiguration für einen Greifer aus zwei mit Klebstoff verbundenen Bändern besteht.
"Wir suchen gerne nach nicht-traditionellen, nicht-intuitiven Robotermechanismen. Das Maßband ist eine so wunderbare Struktur, weil es gleichzeitig weich und steif ist", sagt Nick Gravish, der leitende Autor der Studie und Fakultätsmitglied am UC San Diego Department of Mechanical and Aerospace Engineering.
Der Greifer hat zwei "Finger", die aus zwei Spulen bestehen, die jeweils aus zwei zusammengebundenen Rollen Maßband bestehen. Jede Spule ist kompakt aufgerollt, wobei nur ein kleiner Teil in Form eines Dreiecks herausragt, um einen Finger zu bilden. Diese dreieckigen Abschnitte werden von jeweils vier Motoren gesteuert, die die Bewegung des Fingers kontrollieren. Jeder Finger kann sich unabhängig bewegen. Die dreieckigen Teile können sich verlängern, um weiter entfernte Objekte zu erreichen. Sie können sich auch zurückziehen, um Objekte näher an den Roboterarm zu bringen, an dem der Greifer montiert ist.
Die Forscher hatten bereits im Rahmen eines Stipendiums der National Science Foundation mit Maßband gearbeitet, um weiche Materialien zu untersuchen, die sich biegen lassen und dabei ihre Form behalten. Ein Maßband ist elastisch - man kann es beliebig biegen und es geht in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Außerdem besteht es aus Stahl, der sowohl robust und langlebig als auch dünn genug ist, um Objekte bei Kontakt nicht zu beschädigen. Er ist sogar so weich wie das Silikon, das in den meisten Softrobotern verwendet wird.
Der Greifer ist einzigartig, weil er die gesamte Länge des Bandes als Greiffläche nutzt. Das Band kann sich auch bewegen, um Objekte zu drehen oder als Förderband zu fungieren. Der Greifer kann eine Vielzahl von Objekten mit unterschiedlicher Form und Steifigkeit halten, von einem Gummiball oder einer einzelnen Tomate bis hin zu einer ganzen Tomatenranke oder einer Zitrone. Da das Band selbst als Förderband fungieren kann, kann der Greifer die von ihm gegriffenen Gegenstände anschließend in Behälter ablegen.
Da das Band flexibel ist, kann es auch die Hindernisse umgehen, auf die der Greifer auf dem Weg zur Aufnahme eines Objekts stoßen könnte.
Experimente haben gezeigt, dass der Greifer große Früchte wie frische Zitronen problemlos anheben kann.
Nächste Versionen des Greifers könnten das Original noch verbessern, indem sie fortschrittliche Sensoren und KI-gesteuerte Datenanalyse hinzufügen, so dass der Greifer autonom arbeiten kann.
Die Arbeit wurde teilweise von der National Science Foundation finanziert.
Greifen und Rollen in der Ebene mit ausfahrbaren Bandfederanhängseln
Genzhi He, Curtis Sparks und Nicholas Gravish, Fachbereich Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, UC San Diego Jacobs School of Engineering
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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