UT Austin Roboterhand meistert zerbrechliche Lebensmittel durch biomimetische Sensorik

Wissenschaftler der University of Texas at Austin haben FORTE vorgestellt, ein neuartiges robotisches Hand-System, das sich durch die Fähigkeit zum Umgang mit extrem empfindlichen Objekten auszeichnet. Die Entwicklung stellt einen Fortschritt in der Robotik dar, da sie die bisherigen Herausforderungen bei der Ausführung feiner und delikater Bewegungen überwindet, bei denen ein sanfter Griff erforderlich ist.

Die zentrale Innovation von FORTE, dessen Akronym für Fragile Object Grasping with Tactile Sensing steht, liegt in den weichen Roboterfingern. Deren Designprinzipien sind vom sogenannten „Fin-Ray-Effekt“ inspiriert, einem Konstruktionsmerkmal, das von der Struktur der Fischflossen abgeleitet wurde. Diese biomimetischen Finger werden mittels fortschrittlicher 3D-Druckverfahren hergestellt und verfügen über interne, mit Luft gefüllte Kanäle, die simultan als taktile Berührungssensoren fungieren. Beim Greifvorgang verändern sich diese Luftkanäle, was zu einer messbaren Druckveränderung führt, die von kleinen, handelsüblichen Sensoren erfasst wird. Dies ermöglicht dem Roboter eine Echtzeit-Rückmeldung über die ausgeübte Greifkraft und gewährleistet eine Rutscherkennung, wodurch das menschliche Anwenden des präzisen „Goldilocks“-Druckniveaus nachgeahmt wird.

Umfassende Tests mit 31 unterschiedlichen Objekten, darunter hochsensible Güter wie Himbeeren und Kartoffelchips sowie alltägliche Gegenstände wie Suppendosen und Äpfel, bestätigten die Präzision des Systems. FORTE erreichte in Einzelversuchen eine Erfolgsquote von 91,9 Prozent beim Greifen. Besonders die Rutscherkennung zeigte eine hohe Leistung: Das System identifizierte 93 Prozent der Rutschvorgänge mit hundertprozentiger Präzision, ohne Fehlalarme auszulösen. Diese Genauigkeit übertrifft viele existierende Greiftechnologien.

Die Entwicklung, die unter anderem von Siqi Shang, der Hauptautorin des zugehörigen Artikels in den IEEE Robotics and Automation Letters, vorangetrieben wurde, hat weitreichende Implikationen für die Automatisierung. Die Technologie verspricht eine signifikante Steigerung der Effizienz in der Lebensmittelverarbeitung durch schonendere Handhabung von Obst, Gemüse und Backwaren. Darüber hinaus eröffnet sie neue Anwendungsfelder im Gesundheitswesen für die Handhabung empfindlicher biologischer Proben und in der Fertigungsindustrie für die Montage zerbrechlicher Komponenten wie Elektronik oder Glaswaren.

Die Forscher der UT Austin haben die Hardwaredesigns und Algorithmen öffentlich zugänglich gemacht, um nachfolgende Forschung zu fördern. Zukünftige Arbeiten konzentrieren sich auf die Minimierung der Systemempfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen und die weitere Verfeinerung der Rutschreaktionsfähigkeit. Die Arbeit steht im Kontext breiterer Forschungsbemühungen zur allgemeinen Autonomie von Robotern in offenen Szenarien.