Entwicklung eines universellen Softgreifers für Roboteranwendungen

Abstract

In dieser Arbeit wird der Softgreifer, basierend auf dem Verklemmen von körnigem Material, von Brown u.a. [1] entwickelt. Die Erfindung von Brown wird an einem Funktionsprototyp präzise analysiert und untersucht. Der Prototyp wird für einen Anwendungsfall ausgelegt, konzipiert, additiv gefertigt und mit allen notwendigen Komponenten an dem Kuka KR 6 R900 sixx, einem 6-gelenkigen Robotergreifarm, angebaut. Durch verschieden systematische Versuche wird der Softgreifer optimiert, um seine Haltekraft zu maximieren und ungewollte Anpresskräfte zu minimieren. Die physikalischen Prinzipien der Haltekraft werden erläutert und an verschiedenen Versuchen deutlich. Der finale Prototyp kann den Anwendungsfall erfolgreich bewältigen und darüber hinaus eine Vielzahl an Objekten greifen. Der Softgreifer schafft es Werkzeuge, verschiedene Bauteile, Obst, Gemüse und andere Lebensmittel zuverlässig zu greifen. Die Erfolgsquote beim Greifen von willkürlich ausgewählten Testobjekten, liegt bei 77,4%. Der Softgreifer kann Haltekräfte von mehr als zehn Newton aufbringen, wobei die aufgebrachte Anpresskraft im Durchschnitt bei 55 Newton liegt.

This thesis focuses on the development of a soft gripper based on the jamming of granular material, as proposed by Brown et al. [1]. Brown's invention is precisely analyzed and examined using a functional prototype. The prototype is designed, developed, additively manufactured, and integrated with all necessary components onto the Kuka KR 6 R900 sixx, a 6-axis robotic arm. Through various systematic experiments, the soft gripper is optimized to maximize its holding force and minimize unwanted downward pressing forces. The physical principles of the holding force are explained and demonstrated through different experiments. The final prototype successfully handles the use case and can hold a variety of objects. The soft gripper can reliably grab tools, various components, as well as fruits, vegetables, and other food items. The success rate of gripping randomly selected test objects is 77.4%. The soft gripper can exert holding forces of more than ten Newtons, with an average downward pressing force of 55 Newtons.