Adaptive, leckagebewusste Greifoptimierung für flexible granulare Vakuumgreifer
Georg Siegemund, Frederik Hoeft, Arne Glodde, Franz Dietrich
11th CIRP Conference on Assembly Technologies and Systems (CATS 2026) — Procedia CIRP · 2026
Überblick
Flexible granulare Vakuumgreifer können sich an eine Vielzahl von Objektgeometrien anpassen, doch ihre Leistungsfähigkeit hängt stark von einer luftdichten Abdichtung ab. Leckagen an Kanten, Öffnungen, strukturierten Oberflächen oder bei einem nicht optimal ausgerichteten Anfahren können die Griffzuverlässigkeit deutlich verringern.
Diese Arbeit untersucht, ob wenige, in den Greifer integrierte Drucksensoren nicht nur eine globale Leckage anzeigen, sondern auch Informationen darüber liefern können, an welcher Stelle die Leckage auftritt.
Auf einen Blick
Eine klassische, globale Druckmessung kann eine unzureichende Vakuumbildung erkennen, liefert aber kaum Informationen darüber, wo und in welcher Form die Leckage auftritt.
Vier Drucksensoren rund um die Greifermembran werden mit einer kalibrierten Referenz verglichen. Aus gerichteten Druckabweichungen und der globalen Leckagestärke wird zwischen lateraler und zentraler Leckage unterschieden und ein räumliches Leckagefeld rekonstruiert.
Die Experimente zeigten eine zuverlässige Unterscheidung zwischen lateraler und zentraler Leckage über die untersuchten Bedingungen hinweg. Das rekonstruierte Feld liefert Informationen, die sich direkt in Roboterkorrekturen übersetzen lassen.
Leckage lokalisieren statt nur erkennen
Ein einzelner, globaler Druckwert kann zwar anzeigen, dass die Abdichtung schlecht ist, verrät der Steuerung aber nicht, ob das Problem an einer lateralen Fehlausrichtung liegt oder an unzureichendem Kontakt in der Mitte des Greifers.
Das in dieser Arbeit verwendete verteilte Sensorkonzept nutzt vier interne Druckmessungen, um räumliche Informationen zu gewinnen, ohne ein zusätzliches Kamera- oder Tastsystem zu benötigen.
Von Drucksignalen zum Leckagefeld
Die Verarbeitungskette führt von den rohen Sensordaten zu einer konkreten Roboterkorrektur: Die Messwerte der vier Sensoren werden zunächst gegenüber einer kalibrierten Referenz korrigiert und anschließend in gerichtete Leckagegradienten sowie eine globale Leckagestärke überführt.
Daraus wird die Leckage als lateral oder zentral klassifiziert und ein räumliches Leckagefeld rekonstruiert, das anschließend in eine konkrete Anpassung des Roboters übersetzt wird.
Leckageinformation für die Roboteranpassung nutzen
Eine gerichtete, laterale Leckage zeigt an, dass der Endeffektor lateral verschoben werden kann, um die Ausrichtung zum Objekt zu verbessern.
Eine zentrale Leckage deutet dagegen darauf hin, dass mehr Anpresskraft, mehr Nachgiebigkeit oder ein angepasster Anfahrwinkel nötig sein könnte.
Zeigen die Messwerte einen dichten Zustand an, kann der Greifer zuversichtlich in die abschließende Jamming-Phase übergehen, die das granulare Medium fixiert.
Experimentelle Auswertung
Der Ansatz wurde über verschiedene Leckagekonfigurationen, Saugeinstellungen und Belastungsbedingungen hinweg evaluiert. Die rekonstruierten Leckagefelder spiegelten dabei konsistent wider, ob die Leckage lateral oder zentral verursacht wurde, passend zum jeweils vorgegebenen Fehlerfall.
Warum das relevant ist
Der Ansatz bildet eine leichtgewichtige Sensorebene zwischen einfacher globaler Vakuumüberwachung und deutlich komplexeren taktilen oder visuellen Systemen.
Langfristig könnte er eine geschlossene Regelschleife bei der Griffbildung unterstützen, in der der Roboter aktiv nach einer besseren Abdichtung sucht, bevor er den finalen Griff ausführt.
Abbildungen
Zitation
Siegemund, G., Hoeft, F., Glodde, A., & Dietrich, F. (2026). Adaptive Leakage-Aware Grasp Optimization for Flexible Granular Vacuum Grippers. Procedia CIRP — 11th CIRP Conference on Assembly Technologies and Systems (CATS 2026).
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