DE-102024135560-B3 - Greifvorrichtung mit in mehreren Schichten im Finger angeordneten bistabilen Magnetdrähten als Sensorvorrichtung und Roboter

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifervorrichtung (1) für einen Roboterarm eines Roboters zum Greifen oder Freigeben eines Objekts, umfassend mindestens eine Fingereinheit (2) und eine Sensorvorrichtung zur Messung einer Temperatur, eines Druckes, einer Spannung, eines Magnetfeldes und/oder einer linearen Position an der mindestens einen Fingereinheit (2) umfassend • mindestens einen im Bereich einer Oberfläche der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordneten bistabilen Magnetdraht (3), • mindestens ein Anregungselement (4) zum Erzeugen eines Magnetfelds, wobei das mindestens eine Anregungselement (4) in Reichweite des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3) an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet ist, • mindestens ein Sensorelement (5) zum Empfangen einer Reaktion des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3), wobei das mindestens eine Sensorelement (5) in Reichweite des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3) an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet ist, und • eine Signalverarbeitungseinheit (6), die signalübertragend mit dem mindestens einen Anregungselement (4) und dem mindestens einen Sensorelement (5) verbunden sowie dazu eingerichtet ist, elektrische Signale zu Erzeugen und zu Empfangen. Ferner betrifft die Erfindung einen Roboter, umfassend mindestens einen Roboterarm mit einer solchen Greifervorrichtung (1).

Inventors

• Claus Schaeperkoetter
• Astrid Heckl

Assignees

• Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241202

Claims (9)

1. Greifervorrichtung (1) für einen Roboterarm eines Roboters zum Greifen oder Freigeben eines Objekts, umfassend mindestens eine Fingereinheit (2) und eine Sensorvorrichtung zur Messung einer Temperatur, eines Druckes, einer Spannung, eines Magnetfeldes und/oder einer linearen Position an der mindestens einen Fingereinheit (2) umfassend • mindestens einen im Bereich einer Oberfläche der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordneten bistabilen Magnetdraht (3), • mindestens ein Anregungselement (4) zum Erzeugen eines Magnetfelds, wobei das mindestens eine Anregungselement (4) in Reichweite des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3) an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet ist, • mindestens ein Sensorelement (5) zum Empfangen einer Reaktion des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3), wobei das mindestens eine Sensorelement (5) in Reichweite des mindestens einen bistabilen Magnetdrahtes (3) an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet ist, und • eine Signalverarbeitungseinheit (6), die signalübertragend mit dem mindestens einen Anregungselement (4) und dem mindestens einen Sensorelement (5) verbunden sowie dazu eingerichtet ist, elektrische Signale zu erzeugen und zu empfangen, dadurch gekennzeichnet , dass mehrere bistabile Magnetdrähte (3) in unterschiedlichen Oberflächenschichten an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet sind.
2. Greifervorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine bistabile Magnetdraht (3) in die Außenhaut der mindestens einen Fingereinheit (2) eingebettet ist.
3. Greifervorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine bistabile Magnetdraht (3) auf die Oberfläche der mindestens einen Fingereinheit (2) aufgeklebt ist.
4. Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine bistabile Magnetdraht (3) mit einer Schutzschicht (7) überzogen ist.
5. Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass bistabile Magnetdrähte (3) mit unterschiedlichen Längen, unterschiedlichen Durchmessern und/oder unterschiedlicher Orientierung an der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet sind.
6. Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das mindestens eine Anregungselement (4) und das mindestens eine Sensorelement (5) im Inneren der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet und zumindest teilweise von einem Füllmaterial (8) umgeben sind.
7. Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das mindestens eine Anregungselement (4) und das mindestens eine Sensorelement (5) an einem steifen Kernelement (9) im Inneren der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet sind.
8. Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Signalverarbeitungseinheit (6) außerhalb der mindestens einen Fingereinheit (2) angeordnet und über Kabel (10) mit dem mindestens einen Anregungselement (4) und dem mindestens einen Sensorelement (5) verbunden ist.
9. Roboter, umfassend mindestens einen Roboterarm mit einer Greifervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifervorrichtung für einen Roboterarm eines Roboters umfassend mindestens eine Fingereinheit mit einer Sensorvorrichtung zur Messung einer Temperatur, eines Druckes, einer Spannung, eines Magnetfeldes und/oder einer linearen Position. Ferner betrifft die Erfindung einen Roboter umfassend mindestens einen Roboterarm mit einer solchen Greifervorrichtung. Greifervorrichtung die als „weiche Greifer“ für Roboter ausgebildet sind, stellen einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Robotik dar. Derartige Greifer sollen die Geschicklichkeit und Sanftheit der menschlichen Hand nachahmen. Aufgrund ihrer Eigenschaften, die durch die Materialien und Betriebsmechanismen eingestellt werden, werden solche Greifer in vielen Bereichen wie der Industrie, der Landwirtschaft, dem täglichen Leben der Menschen und der Gesundheitsfürsorge eingesetzt. Beispielsweise offenbart die US 2022 / 0 305 668 A1 einen weichen Gelenkgreifer, umfassend einen Handflächenkörper und fünf mit dem Handflächenkörper verbundene weiche Fingereinheiten. Jede Soft-Finger-Einheit ist mit zwei Soft-Finger-Gelenken und zwei Fingerknochen ausgestattet, wobei die Fingerknochen aus 3D-Druckharz ausgebildet sind. Bei den Soft-Finger-Gelenken handelt es sich um zwei symmetrische doppelschichtige Dünnschicht-Soft-Fingergelenk-Aktuatoren. Der doppelschichtige Dünnschicht-Soft-Fingergelenk-Aktuator besteht aus einem Flüssigkristall-Elastomer und einem elektrothermischen Polyimidfilm. Der Biegewinkel jedes doppelschichtigen Dünnschicht-Soft-Fingergelenkaktuators ist durch Energiezufuhr oder Wärmestimulation änderbar. Der doppelschichtige Dünnschicht-Soft-Fingergelenk-Aktuator wird verwendet, um die Soft-Finger-Einheit so zu steuern, dass sie eine reversible Biegebewegung der Fingereinheit ausführt. Ferner offenbart EP 4 257 929 A1 ein System zur Messung einer physikalischen Grö-ße und/oder einer Position. Das System umfasst einen bistabilen Magnetdraht, ein Anregungselement zum Erzeugen eines Magnetfelds, in dessen Reichweite der bistabile Magnetdraht angeordnet wird, wobei der bistabile Magnetdraht zur Ummagnetisierung durch einen Barkhausen-Sprung von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende oder umgekehrt vorgesehen ist, und einem Sensorelement zum Empfangen der Reaktion des bistabilen Magnetdrahts. Das Anregungselement und der bistabile Magnetdraht werden in einer solchen Position angeordnet, dass sich die Amplitude des vom Anregungselement angeregten Magnetfelds am ersten Ende von der Amplitude des vom Anregungselement angeregten Magnetfelds am zweiten Ende unterscheidet. Die DE 10 2006 005 896 A1 beschreibt einen magnetostriktiven Positionssensor mit einem magnetischen und einem magnetostriktiven Element mit vorgegebenem Abstand, einem Detektor und einem Impulsgenerator. Das magnetische und/oder das magnetostriktive Element sind derart flexibel ausgeführt sind, dass sich bei Druck deren Abstand verringert. Der Sensor umfasst eine Rückstellvorrichtung, die nach Druckausübung den vorgegebenen Abstand wiederherstellt. Die DE 10 2010 005 673 A1 beschreibt einen Greifer mit einem elastisch verformbaren Greiferelement, das durch eine Kraft verformbar ist, um einen Gegenstand zu greifen. Dabei ist ein Sensor zur Messung einer Verformung des Greiferelementes integriert. Die DE 10 2018 205 337 A1 beschreibt einen Greifer zum Greifen von Objekten mit einem Grundkö, einer Greifbacke, die einen Verbindungsabschnitt, eine Gelenkeinrichtung und einen Greifabschnitt umfasst, wobei der Verbindungsabschnitt mit dem Grundkörper gekoppelt ist und die Gelenkeinrichtung eine dem Verbindungsabschnitt zugeordnete erste Stirnfläche mit einer gegenüberliegend zur ersten Stirnfläche angeordneten, dem Greifabschnitt zugeordneten zweiten Stirnfläche verbindet und für eine elastisch schwenkbewegliche Lagerung des Greifabschnitts gegenüber dem Verbindungsabschnitt ausgebildet ist, und mit einer Messeinrichtung für eine Abstandserfassung zwischen den Stirnflächen. Eine Steuerschaltung erfasst elektrische Spulensignale einer Spulenanordnung, die einer Stirnfläche zugeordent ist, und wertet diese aus. Die nachveröffentlichte DE 10 2023 134 169 B3 beschreibt ein Verfahren zur Ausrichtung einer Kopplungskomponente an einer optischen oder elektronischen Anwendungskomponente. Die Kopplungskomponente kann eine optische oder elektrische Kopplungskomponente sein. Die EP 3 809 211 A1 beschreibt eine Datenerzeugungseinheit zur Erzeugung von Zustandsdaten, die eine Information über eine Zustandsgröße einer Greifvorrichtung aufweist, wobei diese weiter eine Erfassungseinheit zur Erfassung der Zustandsgröße der Greifvorrichtung und eine Datenvorverarbeitungseinheit zur Erzeugung der Zustandsdaten umfasst. Die JP H03- 252 577 A beschreibt ein Magnetfeld-Detektionsverfahren und einen Magnetfeldsensor, der für Azimutsensoren, Rotationssensoren, Positionssensoren, Neigungssensoren usw. verwendet werden kann, der das Vorhandensein, die Größe, den Winkel usw. eines Magnetfe