Anna Marie Opolka, M. Sc.

Sauggreifer werden in der industriellen Automatisierung eingesetzt, um unterschiedlichste Objekte flexibel und zuverlässig zu handhaben. Besonders bei passiver Vakuumhandhabung können auftretende Leckagen jedoch dazu führen, dass ein Objekt während des Prozesses verloren geht. Gleichzeitig gibt es in der Forschung bereits viele Ansätze zur Erkennung und Bewertung kritischer Prozesszustände sowie zu adaptiven Reaktionen im Handhabungsprozess. Ziel dieser Arbeit ist es, einen strukturierten Überblick über diese Ansätze zu erarbeiten und daraus Erkenntnisse für die weitere Forschung abzuleiten.

Dein Mehrwert: Einblick in aktuelle Forschung, Strukturierung komplexer Themenfelder, Vertiefung in Literaturrecherche und Stand-der-Technik-Analyse

Der Umfang der Arbeit kann individuell abgesprochen werden.

Bei Interesse könnt Ihr Euch gerne bei mir per E-Mail melden (a.opolka@tu-braunschweig.de)

Für robotergestützte Pick-and-Place-Prozesse in der Warenkommissionierung ist es erforderlich, Objekte mit variierenden Formen, Oberflächen und Positionen zuverlässig zu erkennen und geeignete Greifpunkte abzuleiten. Gleichzeitig ist eine Überwachung des Handhabungsvorgangs notwendig, um Lageabweichungen oder unerwartete Prozesszustände frühzeitig zu identifizieren. 3D-Punktwolkenkameras ermöglichen die Erfassung räumlicher Szeneninformationen und bieten damit eine geeignete Grundlage für die bildbasierte Prozessplanung und -überwachung. Ziel ist es, die Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme für eine robuste robotische Handhabung zu untersuchen und zu bewerten.

In der Warenkommissionierung und im eCommerce müssen sehr unterschiedliche Objekte mit Vakuumsauggreifern gehandhabt werden. Diese unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich Oberfläche, Verpackung, Formstabilität und Massenverteilung und beeinflussen dadurch die Dichtwirkung an der Greifer-Objekt-Schnittstelle. Für eine robuste und prozesssichere passive Vakuumhandhabung ist es daher notwendig, diese Unterschiede systematisch zu erfassen und hinsichtlich ihres Einflusses auf das Leckageverhalten zu bewerten. Die Arbeit soll dazu beitragen, typische Objektklassen zu identifizieren und ihre Relevanz für die Leckageentstehung experimentell zu untersuchen.

In der passiven Vakuumhandhabung wird die Prozesssicherheit wesentlich durch die Eigenschaften des verwendeten Sauggreifers bestimmt. Unterschiede in Geometrie, Dichtlippenform, Material und Steifigkeit beeinflussen die Abdichtung an der Greifer-Objekt-Schnittstelle und damit die Empfindlichkeit gegenüber Leckagen und Objektverlusten. Um die Eignung verschiedener Greifervarianten für eine robuste und energieeffiziente Handhabung bewerten zu können, ist eine systematische experimentelle Untersuchung greiferspezifischer Einflüsse erforderlich. Ziel der Arbeit ist es, relevante Merkmale unterschiedlicher Sauggreifer zu erfassen, in einem standardisierten Prüfaufbau zu untersuchen und hinsichtlich ihres Einflusses auf das Leckageverhalten zu bewerten.

Das Ablöseverhalten von Sauggreifern wird maßgeblich durch lokale und sehr kurzzeitige Deformations- und Kontaktvorgänge an der Greifer-Objekt-Schnittstelle bestimmt. Diese Prozesse sind mit konventioneller Sensorik nur eingeschränkt erfassbar und hängen stark von der gewählten Beobachtungsperspektive ab. Während frontale oder seitliche Ansichten vor allem globale Bewegungen und Deformationsverläufe abbilden, kann insbesondere eine Unteransicht über eine transparente Kontaktfläche zusätzliche Informationen über Kontaktverlust und Leckagedurchbruch liefern. Ziel der Arbeit ist es, unterschiedliche bildgebende Beobachtungsperspektiven experimentell zu untersuchen und hinsichtlich ihrer Eignung zur Beschreibung des Ablöse- und Leckageverhaltens passiver Vakuumsauggreifer zu bewerten.

In der robotischen Vakuumhandhabung wird die Prozesssicherheit nicht nur durch Greifer- und Objekteigenschaften, sondern wesentlich auch durch die Dynamik des Handhabungsprozesses beeinflusst. Insbesondere bei hochfrequenten Pick-and-Place-Bewegungen können Geschwindigkeit, Beschleunigung, Ruck, Bahnneigung oder Richtungswechsel zusätzliche Belastungen an der Greifer-Objekt-Schnittstelle verursachen und dadurch Leckagen oder Objektverluste begünstigen. Während statische Untersuchungen wichtige Grundlagen zur Charakterisierung des Leckageverhaltens liefern, ist für eine realitätsnahe Bewertung des Prozessrisikos die gezielte Untersuchung dynamischer Einflüsse erforderlich. Ziel der Arbeit ist es, relevante dynamische Prozessfaktoren experimentell zu analysieren und hinsichtlich ihres Einflusses auf das Leckageverhalten passiver Vakuumsauggreifer zu bewerten.

In der passiven Vakuumhandhabung können auftretende Leckagen nicht aktiv durch eine externe Druckluftzufuhr kompensiert werden. Um einen drohenden Objektverlust dennoch vermeiden zu können, müssen kritische Prozesszustände frühzeitig erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters eingeleitet werden. Ob eine solche Reaktion in der Praxis überhaupt rechtzeitig möglich ist, hängt von der gesamten zeitlichen Prozesskette aus Sensorerfassung, Datenverarbeitung, Entscheidungsfindung und Reaktionsausführung ab. Ziel der Arbeit ist es, diese zeitlichen Zusammenhänge systematisch zu untersuchen und die Machbarkeit einer echtzeitfähigen Reaktion auf Leckageereignisse in der passiven Vakuumhandhabung zu bewerten.

In der passiven Vakuumhandhabung können auftretende Leckagen nicht aktiv durch eine externe Energiezufuhr kompensiert werden. Wird während des Handhabungsvorgangs ein kritischer Haftkraftverlust erkannt, müssen daher geeignete Reaktionsstrategien eingeleitet werden, um einen Objektverlust zu vermeiden oder dessen Folgen zu minimieren. Neben einer frühzeitigen Erkennung ist insbesondere die Planung geeigneter Ausweichtrajektorien von zentraler Bedeutung, da durch eine angepasste Bewegungsführung zusätzliche Belastungen reduziert und stabilere Prozesszustände erreicht werden können. Ziel der Arbeit ist es, mögliche Reaktionstrajektorien systematisch zu entwickeln, zu bewerten und hinsichtlich ihrer Eignung für die passive Vakuumhandhabung zu untersuchen.

Dein Mehrwert: Einblick in aktuelle Forschung zur passiven Vakuumhandhabung, Arbeiten an einem robotischen System, Erfahrung in der Entwicklung und Bewertung von Reaktionsstrategien sowie Vertiefung im Bereich Trajektorienplanung, Prozesssicherheit und adaptive Handhabung

Der Umfang der Arbeit kann individuell abgesprochen werden.

Bei Interesse könnt Ihr Euch gerne bei mir per E-Mail melden (a.opolka@tu-braunschweig.de)