Ein Kraftsensor (Quadrat Mitte) sorgt dafür, dass Roboter Kollisionen unverzüglich wahrnehmen. Der Sensor ist auf einer Stahlplatte befestigt und kann so an das äußere Gelenk des Roboterarms geschraubt werden.

Der Arm des Industrieroboters nähert sich unaufhaltsam dem Mitarbeiter. In seine Arbeit vertieft, bemerkt dieser es jedoch nicht – eine brenzlige Situation. Doch kaum berührt der Roboter den Menschen leicht, zieht sich der stählerne Arm zurück. Diese Vision könnte bald Realität werden: mit einem kostengünstigen Kraft- und Drehmomentsensor, den Forscher am Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT in Itzehoe entwickelt haben. Er sitzt am äußeren Gelenk des Roboterarms: Aufgeklebt auf einer Stahlplatte, dem Transducer, lässt er sich zwischen Arm und Greifer schrauben. „Wir erwarten, dass unsere Sensoren bei entsprechender Massenproduktion deutlich günstiger sind als herkömmliche Kraftsensoren“, so Jörg Eichholz, Abteilungsleiter am ISIT.

Mit den Sensoren bestückt, wären die technischen Gehilfen sicher genug, um den Arbeitsplatz mit ihren menschlichen Kollegen zu teilen. Der Sensor misst die Kräfte und Drehmomente, die der Roboterarm ausübt, und funktioniert ähnlich wie ein Dehnungsmessstreifen. An jeder Seite wurden Brücken eingearbeitet, auf denen sich elektrische Widerstände befinden. Stößt der Roboterarm gegen ein Hindernis, verändert sich die Form des Silizium um wenige Mikrometer. Die Folge: Es fließt mehr oder weniger Strom, je nachdem ob die Brücke gedehnt oder gestaucht worden ist.

Da der Sensor nur aus einem einzigen Stück Silizium besteht, ist er weniger fehleranfällig als herkömmliche Sensoren. Jörg Eichholz: „Üblicherweise kleben die Hersteller die Widerstände einzeln auf, sie sitzen daher oft etwas ungenau. Das kann bei unserem Sensor nicht passieren, die Widerstände sind präzise ausgerichtet“. Die Sensoren helfen auch bei der Roboterprogrammierung: Im Lernmodus misst der Sensor die Kraft, mit der der Mitarbeiter den Roboterarm führt. Anstatt die Koordinaten der Bewegung aufwändig in den Rechner einzugeben, kann der Mitarbeiter den Roboter einfach am äußeren Werkzeug führen und ihm so die Bewegungsabläufe zeigen.

Auf der Messe Sensor+Test vom 26. bis 28. Mai in Nürnberg, stellen die Forscher einen Prototypen des Sensors in Halle 12 an Stand 491 vor.