Roboter: Integrierter Sensor sorgt für Tastsinn

Der taktile Magnetsensor Tactaxis verleiht Robotern einen Tastsinn. So können sie empfindliche Objekte handhaben. Foto: Melexis

Mit dem taktilen Magnetsensor Tactaxis von Melexis wird der Tastsinn von Robotern weiter verbessert.

Tactaxis ist ein vollständig integrierter, taktiler Sensor, der Roboterhänden einen Tastsinn verleiht. Er ist kompakt und weich gibt den auf seine Oberfläche wirkenden 3D-Kraftvektor aus. Dies verbessert die Hände und Greifer von Robotern, sodass sie mit empfindlichen Objekten interagieren können. Die Technik hat der Sensorspezialist Melexis mit Sitz in Tessenderlo/Belgien in einem funktionierenden Prototyp umgesetzt.

Der Prototyp ist mit mehreren 3D-Magnetometer-Pixeln ausgestattet, die auf der erprobten Triaxis-Technik von Melexis basieren. Der Sensor wird von einem Magneten begleitet, der in ein Elastomer eingebunden ist. Dadurch entstehet eine weiche Kontaktoberfläche, die die Eigenschaften der menschlichen Haut nachahmt. Die Anordnung bietet eine hohe Empfindlichkeit, so dass selbst kleine Kraftbeträge eine Reaktion hervorrufen. Die erreichte Kraftauflösung beträgt 2,7 mN, was ausreicht, um Gewichtsveränderungen von einem Bruchteil eines Gramms (ca. 0,3 g) zu erkennen.

Für den Einbau bei beengten Platzverhältnissen im Roboter

Der Prototyp des Sensors ist mit mehreren 3D-Magnetometer-Pixeln ausgestattet. Er wird von einem Magneten begleitet, der in ein Elastomer eingebunden ist. Foto: Melexis

Der Tactaxis-Prototyp ist mit 5 mm x 5 mm x 5 mm sehr kompakt und eignet sich daher für beengte Platzverhältnisse.

Der gradiometrische Ansatz macht den Sensor immun gegen magnetische Streufelder und verhindert mögliche Messfehler. Er ist auch robust genug, um rauen Bedingungen wie etwa durch Temperaturschwankungen verursacht, standzuhalten. Im Gegensatz zu anderen taktilen Sensoren auf optischer Basis ist Tactaxis vollständig integriert. Daher wird es möglich sein, große Mengen werkseitig kalibrierter Sensoren zu fertigen. Dieser Halbleiterprozess führt auch zu erheblichen Vorteilen hinsichtlich der Kosten und Zuverlässigkeit.

Tastsinn hilft, empfindliche Objekte zu handhaben

„Roboter brauchen einen Tastsinn, um empfindliche Objekte zu handhaben. Für solche Anwendungen haben wir einen neuartigen Magnetsensor entwickelt, der die Kontaktkraft genau misst – und dabei robust gegenüber Störungen ist“, sagt Gael Close, Global Innovation Manager bei Melexis. „Durch unsere Triaxis-Magnetsensoren haben wir bei taktilen Robotersensoren einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht und bieten hier nun eine robuste und wettbewerbsfähige mehrachsige Sensorlösung. Wir werden den Tactaxis-Prototypen nun als Grundlage für die weitere Entwicklungsarbeit nutzen.“

Ein Whitepaper mit Einzelheiten zum Prototyp des magnetischen 3D-Kraftsensors von Melexis wurde durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) veröffentlicht.

Auch das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (MPI-IS) hat einen Sensor entwickelt, der Robotern einen Tastsinn verleiht:

sk

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