Soft Robotics: Greifen mit Luft

Ein Druck auf den roten Knopf, ein Zischen, und die fünf Gummifinger packen beherzt zu. Der Griff ist fest, ihnen etwas zu entwinden, gar nicht so einfach. Was Joshua Lessing auf der Hannover Messe (Halle 17, Stand D63) präsentiert, könnte ein wichtiger Fortschritt in der Robotik sein: ein pneumatisch betriebener Greifer, der ohne aufwendige Sensorik alle möglichen Objekte mit unterschiedlichen Formen fassen kann.

Die fünf Finger des Soft Actuator bestehen aus Gummi. Sie haben Falten, ähnlich wie ein Blasebalg. Wird Luft in sie hineingepumpt, biegen sie sich zueinander wie die Finger einer Hand, die greift. Die Form gibt diese Bewegung vor. Da sie flexibel sind, kann der Greifer einen Gegenstand unabhängig von dessen Form packen.

Greifer sortiert Pizzateig

Das gehe ohne aufwendige und genaue Berechnungen, erklärt Lessing im Gespräch mit Golem.de. "Bei uns machen das mechanische Design und die Physik der Finger die ganze Arbeit." Soft Robots heißen diese Roboter, die Soft Robotics entwickelt hat, eine Ausgründung der Havard-Universität. Das Unternehmen existiert seit drei Jahren. Die ersten Produkte sind in diesem Jahr auf den Markt gekommen. Ein Pizzahersteller setzt ihn beispielsweise dazu ein, Teigklumpen zu fassen.

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Im Griff der weichen Roboter: Der Soft Actuator greift Objekte mit beliebiger Form. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)

Der Vorteil eines solchen Systems ist seine Einfachheit sowie die Flexibilität: Der Greifer packt Teigklumpen beliebiger Größe - vom kleinsten bis zum größten aus dem Angebot. Das Unternehmen kann also alle seine Teigherstellungsstraßen damit ausstatten. Weiterer Vorteil: Der Greifer hat keine mechanischen Teile, keine Rillen, in denen sich etwas festsetzen kann. Er kann abgenommen und im Geschirrspüler gereinigt werden. "Das verändert das Verpacken von Lebensmitteln von Grund auf", sagt Lessing.

Der Greifer nimmt sich etwas vom Stapel

Ein anderer Einsatzbereich könnte das Sortieren von Gegenständen sein: Durch ihre Elastizität können die Finger an vielen Stellen mit einem Objekt in Kontakt kommen und es sicher fassen. Kombiniert mit einem 3D-Sehsystem kann der Greifer eingesetzt werden, um Objekte von einem Haufen zu nehmen. In der konventionellen Robotik wäre dafür eine Objektbibliothek nötig, damit der Roboter weiß, mit welchem Objekt er es zu tun hat, der Angriffspunkt am Objekt und der Weg der Greifers zum Objekt müssten berechnet werden. Drucksensoren erfassen die Stärke des Griffs.

Sie wollten die Vorteile der Robotik aus der strukturierten Welt der Automobilherstellung - wenige Sensoren, schneller Aufbau, dauerhafter Einsatz - in die unstrukturierte Welt übertragen: Jede Tomate, jeder Brokkoli sei anders. Shampoo werde in vielen verschiedenen Flaschen abgefüllt. Normalerweise müssen die Straßen dann umgebaut werden. Mit anpassungsfähigen Greifern hingegen können auf einer Straße alle möglichen Produkte verarbeitet werden. Da die Greifer weich seien, könnten sie mit einem Objekt kollidieren, ohne dass etwas passiere.

Chemiker bauen andere Roboter

Das Konzept für die weichen Roboter hat George Whitesides an der Harvard-Universität entwickelt. Er ist eigentlich Chemiker, weshalb er einen anderen Zugang zu Robotern hat. "Ein Robotiker würde keinen Roboter aus Gummi und Plastik bauen, weil sie nicht vorhersehbar sind. Robotiker mögen Lösungen mit Motoren und Metall. Wenn der Roboter sich vorwärtsbewegt, wissen sie, wohin", sagt Lessing.

Das Harvard-Team hat in der Vergangenheit schon verschiedene Soft Robots vorgestellt: Softbot etwa, der sich wie ein Tintenfisch oder ein Seestern fortbewegt, indem er sich verformt, pneumatische Finger, die Klavier spielen, oder ein System, das springt, wenn in seinem Inneren Gas zur Explosion gebracht wird.