Neuer Greifer packt berührungslos zu 23.01.2020, 09:02 Uhr

Robotertechnik: Ultraschallwellen lassen Objekte schweben

Es grenzt an Magie: Die halbkugeligen Greifer eines Roboters können empfindliche Kleinteile ergreifen, ohne sie zu berühren, und an ihren Bestimmungsort bringen. Dort werden sie millimetergenau platziert.

Luftbild ETH Zentrum.

Luftbild ETH Zentrum.

Foto: ETH Zürich / Alessandro Della Bella

Tragende Elemente sind winzige Lautsprecher in den Zangen. Deren Ultraschallwellen halten die Teile, die erfasst und bewegt werden sollen, in der Schwebe. Am Ziel angekommen werden sie genau da abgelegt, wo sie hinsollen. Dafür sind erneut Schallwellen zuständig. Sie lassen sich so manipulieren, dass das Objekt präzise abgelegt wird.

„Akustisches Schweben“

Den berührungslos agierenden Greifer hat Marcus Schuck entwickelt, der an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich am Labor für Leistungselektronik promoviert hat und jetzt als ETH-Pioneer-Fellow forscht. „Man spricht von akustischem Schweben“, sagt der Wissenschaftler. Berührungsloser Transport verhindert Schäden an wertvollen Kleinteilen, wie sie etwa in der Uhrenindustrie oder bei der Chipherstellung verwendet werden. Bisher setzt man dazu Softroboter ein, die weiche Greifer haben. Doch die können verschmutzen, und präzise navigieren kann man damit nicht.

Schallwellen erzeugen ein Druckfeld

„No Touch-Robotics“, nennt Schuck sein Projekt. Es basiert auf einem Prinzip, das seit mehr als 80 Jahren bekannt ist und vor allem in der Raumfahrt verwendet wird. Schallwellen erzeugen ein für den Menschen unsicht- und unhörbares Druckfeld, das Objekte vor sich hertreiben kann. Das ist jedoch nicht Schucks Ziel. Er setzt auf Präzision. Deshalb überlagert er Schallwellen, sodass sie gewissermaßen einen Käfig bilden, in dem die Objekte gefangen werden. Sie schweben in einer akustischen Falle.

Software sorgt für die richtige Positionierung

Die Greifer hat er per 3D-Druck hergestellt und winzige Lautsprecher eingebaut. Mit Hilfe einer Software, die er entwickelt hat, kann er die Schallwellen so steuern, dass sich die akustische Falle verschiebt, etwa um das Transportgut an einem bestimmten Platz abzulegen. Der Roboterarm selber muss nicht einmal sehr präzise sein.

Stellenangebote im Bereich IT/TK-Projektmanagement

IT/TK-Projektmanagement Jobs
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Senior Expert (w/m/d) Manufacturing Digitalization B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Heuft Systemtechnik GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur - Schwerpunkt Automatisierung, IT und Netzwerkinfrastruktur (m/w/d) Heuft Systemtechnik GmbH
Burgbrohl Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Referent für Standardisierung und Förderprogramme / Wissenschaftlicher Mitarbeiter (m/w/d) VIVAVIS AG
Ettlingen Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Produktmanager (m/w/d) - Metering Devices und Steuerbox VIVAVIS AG
Koblenz, Ettlingen Zum Job 
AGR Betriebsführung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Leittechnik (m/w/d) AGR Betriebsführung GmbH
Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung-Firmenlogo
BIM-Modellierer / CAD-Administrator (m/w/d) Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung
Stuttgart Zum Job 
Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung-Firmenlogo
BIM-Ingenieur (m/w/d) mit Schwerpunkt Datenmanagement / Informationsmanagement Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung
Stuttgart Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Systemingenieur (m/w/i) für Oberflächeninspektion IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
IMS Röntgensysteme GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/i) für digitale Inspektionssysteme IMS Röntgensysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
AVM-Firmenlogo
Entwickler für Hochfrequenztechnik (w/m/d) AVM
AVM-Firmenlogo
Team Lead Software Entwicklung Treiberintegration (w/m/d) AVM
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/i) Systemsoftware IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Referent (m/w/d) Anforderungsmanagement Funktionale Systeme DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
DNV GL SE-Firmenlogo
(Senior) Consultant for Digital System Operation (m/w/d) DNV GL SE
Dresden, Schönefeld Zum Job 
ESFORIN SE-Firmenlogo
Mitarbeiter*in Marktkommunikation & Prozesse (m/w/d) ESFORIN SE
über Jauss HR-Consulting GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) TIA-Programmierung & Inbetriebnahme - Baustoffanlagenbau über Jauss HR-Consulting GmbH & Co. KG
Raum Würzburg Zum Job 
ESA-Firmenlogo
Secure Connectivity System Architecture Engineer (f/m/d) ESA
Noordwijk (Niederlande) Zum Job 
Drägerwerk AG & Co. KGaA-Firmenlogo
Ingenieur / Specialist (m/w/d) Software und Datenkommunikation Drägerwerk AG & Co. KGaA
Lübeck Zum Job 
Sanofi-Aventis Deutschland GmbH-Firmenlogo
Trainee Manufacturing & Supply - all genders Sanofi-Aventis Deutschland GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 

„Die exakte Positionierung erfolgt durch die mit der Software gesteuerten Ultraschallwellen“, so Schuck.

ETH-Doktorand Marc Röthlisberger, der mit Schuck sowie dem Masterstudenten Christian Burkard im Technopark Zürich eine Laborgemeinschaft bildet, arbeiten jetzt daran, den Greifer zur Serienreife zu bringen.

Die wirtschaftlichen Vorteile

Das berührungslose Greifen hat nicht nur den Vorteil, dass wirklich nichts kaputt geht. Es hat auch andere wirtschaftliche Vorteile. Während die Greifer herkömmlicher Roboter an die jeweilige Form des Transportguts angepasst werden müssen, schafft der ETH-Greifer Objekte beliebiger Gestalt. Die Software sorgt für eine jeweils passende akustische Falle.

Weitere Entwicklungen der ETh Zürich:

Maschine hält Spenderleber für eine Woche am Leben

Leuchtende Schokolade ohne Zusatzstoffe

Sternenstaub auf der Erde

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.