Het automatisch transporteren, sorteren en verpakken van breekbare levensmiddelen is niet eenvoudig. De robot moet de producten snel en dynamisch behandelen. Of het nu gaat om eieren, meringues, gehaktballen, koekjes, pralines, donuts of iets anders, zonder ze te beschadigen met druksporen of andere oneffenheden. Onderzoekers van het Fraunhofer IEM in Paderborn ontwikkelden een robotgrijper voor gebruik in de levensmiddelenindustrie. Dit gebeurde in het kader van een door de deelstaat Noordrijn-Westfalen gefinancierd project. Fraunhofer presenteerde de robotgrijper op de Hannover Messe 2023 als onderdeel van een cobot-werkstation, dat met chocolade bedekte marshmallows verplaatst zonder hun kwetsbare coating te beschadigen.
Het grijpersysteem is in te stellen met twee, drie of vier vingers en is aan te passen voor verschillende taken en doeleinden. Dat betekent dat men het ook kan gebruiken voor de geautomatiseerde behandeling van andere kwetsbare producten zoals glaswerk. “De vingers hebben een plastic, zachte en flexibele coating. Daardoor houden ze een delicate greep op fragiele materialen en beschadigen ze deze niet.
“De robotgrijper is ook uiterst dynamisch en is eenvoudig in productieprocessen te integreren. Hij behoudt te allen tijde het vereiste evenwicht tussen snelheid en gevoeligheid”, aldus Dr. Christian Henke. Hij is hoofd van de afdeling wetenschappelijke automatisering bij Fraunhofer IEM. De nauwkeurige en dynamische besturingstechnologie maakt gerichte vingerbewegingen en complexe productbesturing mogelijk. In de vingers geïntegreerde sensoren bepalen de vereiste hoeveelheid druk.
Het bijzondere voordeel van het systeem: de grijper wordt niet pneumatisch, maar elektrisch bediend. Zo werkt hij energiezuinig en maakt hij gebruik van bestaande stroomaansluitingen. “Tot nu toe werden grijpersystemen pneumatisch aangedreven. Dat kost veel energie. Lucht onder druk genereren is minder efficiënt, nog minder door frequente lekkages in de leidingen”, legt de ingenieur uit.
De actieradius van het systeem kan worden uitgebreid met een lineaire as, dat wil zeggen een horizontale baan. Daartoe wordt de robotgrijper gemonteerd op een verticale hefkolom, die aan de lineaire as is bevestigd. De grijper is geschikt voor een veilige samenwerking tussen mens en robot dankzij zijn sensorgebaseerde omgevingsherkenningssysteem. Dit geldt echter niet voor de assen (zowel de lineaire as als de hefkolom).
Om de hele werkruimte collaboratief te maken, ontwikkelden de onderzoekers een 360-graden omgevingsherkenningssysteem. Dit systeem bewaakt de volledige lengte en hoogte van de assen. Het kan in de basis van de lineaire as worden geïntegreerd. “Dit multisensorsysteem omvat afstands- en thermografische sensoren. Hiermee kan de hele cobot en asstructuur samenwerken. Dit betekent dat bedrijven geen veiligheidsbarrières hoeven te installeren”, zegt Henke. “De grijper is indien gewenst te combineren met de lineaire as en het multi-sensorsysteem. Ook kan hij alleen worden gebruikt.” De eerste tests zijn succesvol verlopen en het Fraunhofer IEM-team zoekt nu partners om de robotgrijper op de markt te brengen.
Beeld: Fraunhofer IEM doet onderzoek naar intelligente grijpsystemen (Foto: Fraunhofer IEM/Wolfram Schroll)
Lees ook: Onderzoek toont opmars cobots bij MKB
Iedere watersportliefhebber kent het beeld van de vervuilde romp van een schip dat het hele seizoen in het water heeft gelegen. Voor schepen die zeeën bevaren, is die vervuiling alleen maar erger: zeepokken, mosselen, algen etc. verzamelt zich op en hecht zich aan de romp. Een mogelijke oplossing biedt een nieuw robotsysteem .
Biofouling, zoals de groei van zeeorganismen op scheepsrompen ook wel wordt genoemd, zorgt voor een aantal vervelende problemen. De aanwezigheid van zeepokken, e.d. zorgt voor extra wrijving waardoor motoren harder moeten draaien om een bepaalde snelheid te houden. Het brandstofverbruik en de productie van uitlaatgassen stijgen navenant. Bovendien worden zo bepaalde exotische soorten zeepokken meegenomen naar de thuishaven van het schip om zich daar vervolgens voort te planten. Dat kan ten koste gaan van de soorten die van nature aanwezig zijn.
Het Noorse bedrijf Jotun en het Zweedse Semcon ontwikkelde daarom het Hull Skating systeem dat effectief de vorming van zeepokken en andere vervuiling tegengaat. Het begint met het aanbrengen van een specifieke coating op de romp van het schip. Hoewel deze coating op zichzelf al bestand is tegen biofouling, raakt het ook niet beschadigd door de HullSkater-robot, het andere hoofdbestanddeel van het systeem.
Die robot blijft fulltime aan boord van het schip, in een draagbaar station. Afhankelijk van de status en locatie van het schip en de omstandigheden op zee krijgt de bemanning vervolgens automatisch een seintje wanneer de romp moet worden gereinigd. Het schip moet op dat moment voor anker liggen of aangemeerd zijn. Eenmaal te water gelaten, klampt de HullSkater zich vast aan de onderzijde van het schip met behulp van de vier gemagnetiseerde wielen. De wielen zijn voorzien van motoren die zorgen voor de verplaatsing langs de scheepsromp. Een draaiende borstel aan de voorkant verwijdert preventief de biofilm waarin de biofouling zich kan ontwikkelen.
De robot is niet autonoom, maar wordt op afstand real time bestuurd door Jotun-medewerkers vanuit een centrale bedienpost. Hier ontvangen ze het camerabeeld dat wordt vastgelegd door de vier camera’s op de HullSkater. Afhankelijk van de omvang van het schip wordt het zo in twee tot acht uur volledig gereinigd.
Het systeem momenteel veld getest op schepen. De HullSkater is in onderstaande video in actie te zien.