werkstuk, versnellingen tijdens de
manipulatie en nog tal van andere
factoren. In haar Material Handling Test
Unit kan Festo allerlei grijper-handling-
combinaties live uittesten en bepalen
welke oplossing het beste voor een
bepaalde toepassing is.
Adaptieve grijpers
Het unieke van vingers en de hand als
grijporgaan, is dat de vingers zich zetten
naar de vorm van het beet te pakken
voorwerp. Vooral het subtiele pakwerk is
mechanisch niet altijd even eenvoudig na
te bootsen. Met zuignappen kunnen we
een eind komen, maar zodra oppervlak
en vorm teveel variatie vertonen laten die
het afweten. Het Bionic Learning Network
–
waarover elders in deze Trends in Auto-
mation meer – heeft laten zien dat vissen-
vinnen een bron van inspiratie vormen.
Daarin zijn flexibele vinstralen onderling
verbonden door steeds kortere ribben,
zodat een driehoek ontstaat. Een kracht
aan de basis van de vin leidt er toe dat de
top van de driehoek zich in tegengestelde
richting plooit: het FinRay® effect. De
FinGripper van Festo is op dat principe
gebaseerd, en bij uitstek geschikt om
kwetsbare, onregelmatig gevormde voor-
werpen zachtjes te omvatten.
Grijper zonder energie
Voor het oppakken van gladde voorwer-
pen zijn zuignappen een prima oplossing
–
maar de natuur heeft een betere. De
poten van de gekko zijn bezet met minus-
cule filamenten, waarmee het dier moei-
teloos tegen een glazen gevel opwandelt.
De aantrekking tussen gekko-poot en
glas wordt geleverd door moleculaire Van
der Waalskrachten: externe energie komt
er niet bij kijken. Dit voorbeeld is het
uitgangspunt van de NanoForce gripper,
die momenteel nog als prototype wordt
getest. Een flexibele plaat, bekleed met
een folie met talloze microfilamenten,
hecht zich spontaan aan ieder glad,
plat oppervlak dat in de buurt komt, en
is de basis voor de NanoForceGripper
van Festo. Het lossen gebeurt door de
grijperplaat te buigen en als het ware los
te pellen van het werkstuk – Festo lost
dit met een vertrouwde en betrouwbare
techniek op; het FinRay® effect. De
NanoForceGripper is bij uitstek geschikt
voor het oppakken van gladde, platte
objecten – telefoonschermpjes bijvoor-
beeld – en werkt vrijwel energieloos: het
enige energieverbruik komt voor rekening
van het positioneren van de grijper boven
het werkstuk en voor het buigen van de
grijperplaat om het werkstuk te lossen.
Verboden aan te raken
Soms echter is zelfs de subtiele aanra-
king van de NanoForceGripper teveel
van het goede. Halfgeleiderproductie,
farmaceutische en andere veeleisende
toepassingen vragen soms om contact-
loos grijpen, en ook doorvoor is een
oplossing. In de Bernouilli-grijper wordt
lucht door minuscule openingen
(
rond de 2,5 μm) geperst. Daardoor ont-
staat een luchtstroom met hoge snelheid
–
soms wel Mach 3 – en, volgens de wet
van Bernouiili, daalt de druk naarmate
de snelheid toeneemt. Onder de grijper
ontstaat een onderdruk, die het werkstuk
oplicht – zonder dat dit in contact met
de grijper komt. Door de luchttoevoer te
regelen varieert de stroomsnelheid en
daarmee de grijpkracht.
Powergripper
Wie wel eens door een vogel gepikt is
weet dat een snavel tussen zijn twee
delen een aanzienlijk kracht kan op-
bouwen – zeker in verhouding tot zijn
afmetingen. Alle aanleiding voor de
researchers van Festo om samen met het
Bionic Learning Network zich daarin te
verdiepen. De Powergripper, die daarvan
het resultaat is, heeft een extreem lage
kracht-massaverhouding en wordt aange-
dreven door één pneumatische spier. Het
geheim van de grote grijpkracht schuilt in
de overbrenging van de aandrijfkracht via
een zogeheten Wattse verbinding en in
de vormgeving van de grijperelementen.
Deze laatste zijn via generatieve technie-
ken uit titanium gevormd.
Een stevige hand
In kerncentrales en andere risicoruimtes
worden ze wel gebruikt – op afstand
bestuurbare armen om objecten van een
veilige afstand te kunnen manipuleren.
Festo is een stap verder gegaan, en
heeft als “proof of concept” de ExoHand
ontwikkeld: een kopie van de menselijke
hand, aangedreven door acht dubbelwer-
kende cilinders, die over een aantal slim
geplaatste scharnieren bijna alle bewegin-
gen van de menselijke hand imiteert. Het
meest unieke aan de ExoHand is echter
het besturingssysteem: via een in 3D-
printing op maat gemaakte handschoen
heeft de gebruiker niet alleen de controle
over alle bewegingen van de ExoHand,
maar krijgt hij ook tactiele feedback. Geen
overbodige luxe voor een instrument, dat
met evenveel gemak een ei oppakt tussen
duim en wijsvanger als een sinaasappel
uitknijpt in de volle vuist. Sensoren in de
besturingshandschoen sturen niet alleen
de commando’s voor de uit te oefenen
kracht naar het instrument, maar laten,
door de weerstand van het materiaal,
de gebruiker ook weten welke kracht hij
uitoefent. Voorlopig is de ExoHand nog
niet online te bestellen, maar de huidige
behaalde resultaten geven wel een indica-
tie welke mogelijkheden de grijpertechno-
logie van Festo nog in petto heeft.
16
–
17
september.2012
trends in automation
Exohand
–
kracht en
beheersing ineen dankzij
een unieke besturings-
handschoen.
