WENN ROBOTER SEHEN UND GREIFEN
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Zwei aktuelle Entwicklungen zeigen, wie diese Aufgaben gelöst werden können. Das Fraunhofer IAPT kombiniert Robotik mit Sensorik, Computer Vision und künstlicher Intelligenz. Schmalz setzt mit dem Fingergreifer mGrip Basic an der Schnittstelle zwischen Roboter und Lebensmittel an.
Cobot sortiert und verpackt Früchte
Die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT präsentierte auf der Fruit Logistica 2026 einen kollaborativen Roboter für das automatisierte Greifen, Sortieren und Konfektionieren unterschiedlicher Früchte. Ziel ist es, wiederkehrende und körperlich belastende Arbeitsschritte zu automatisieren.
Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Erfassung der Produkte. Je nach Anwendung kann der Cobot mit unterschiedlichen Sensoren ausgestattet werden – von einfachen Abstandssensoren bis zu Kamerasystemen. Die gewonnenen Informationen bilden die Grundlage für einen adaptiven Greifprozess.
In Verbindung mit Computer Vision und künstlicher Intelligenz lassen sich Objekte und deren Position erkennen. Diese Informationen fließen anschließend in die Bewegungssteuerung des Cobots ein. Das System kann dadurch auf Unterschiede bei Form, Größe und Position der Früchte reagieren.
KI-gestützte Bildverarbeitung soll nach Angaben des Fraunhofer IAPT zudem die Stabilität und Robustheit der Automationslösung erhöhen. Die KI übernimmt damit eine klar definierte Funktion innerhalb des Robotiksystems: Sie unterstützt die Auswertung von Informationen über Produkt und Umgebung, auf deren Basis die weitere Bewegung gesteuert werden kann.
Vom Erkennen zur Bewegung
Für einen flexiblen Handlingprozess reicht es nicht aus, lediglich festzustellen, dass sich ein Produkt im Arbeitsbereich des Roboters befindet. Auch seine Position muss erfasst und bei der Bewegung des Cobots berücksichtigt werden.
Hier liegt ein wesentlicher Unterschied zu starr programmierten Anwendungen mit Produkten, die sich stets an derselben Stelle und in derselben Orientierung befinden. Bei Früchten können Position, Größe und Form variieren. Sensorik und Bildverarbeitung liefern dem Robotersystem die Informationen, um auf solche Unterschiede reagieren zu können.
Das Fraunhofer IAPT setzt dabei auf einen modularen Aufbau. Sensorik, Greifer und weitere Komponenten können an das jeweilige Anwendungsszenario angepasst werden. Das Institut begleitet nach eigenen Angaben die Entwicklung von der Anforderungsanalyse und dem Automationskonzept über Konstruktion und additive Fertigung des Greifsystems bis zur Integration von Sensorik und Implementierung.
Damit lässt sich die Lösung auf unterschiedliche Aufgaben zuschneiden, statt ausschließlich auf ein fest definiertes Produkt und einen unveränderlichen Bewegungsablauf ausgerichtet zu sein.
Greifer aus dem 3D-Druck
Auch die mechanische Schnittstelle zum Lebensmittel ist Teil des Fraunhofer-Konzepts. Das IAPT entwickelte einen additiv aus Silikon gefertigten Saug- und Fingergreifer, der auf die Handhabung fragiler und druckempfindlicher Obstsorten ausgelegt ist.
Das Werkzeug kombiniert Ansaugen und Greifen. Dadurch kann der Cobot unterschiedliche Arbeitsschritte durchführen, ohne dass für verschiedene Aufgaben jeweils das gesamte Greifsystem ausgetauscht werden muss.
Die additive Fertigung ermöglicht zudem eine Anpassung des Greifers an die jeweilige Anwendung. Größe, Anzahl und Form der Finger können entsprechend den Anforderungen des zu handhabenden Produkts variiert werden.
Das Beispiel zeigt damit, dass die zunehmende Intelligenz der Robotik auch eine entsprechend flexible mechanische Schnittstelle zum Produkt benötigt.
Flexible Finger für wechselnde Produkte
An dieser Schnittstelle setzt auch Schmalz mit dem mGrip Basic an. Der Fingergreifer wurde für empfindliche und geometrisch unregelmäßige Produkte entwickelt und eignet sich unter anderem für Kartoffeln, Obst und Gemüse, Backwaren sowie verpackte Lebensmittel.
Weiche Fingermodule passen sich an unterschiedliche Produktformen an. Fingerabstand und -position lassen sich verändern, sodass bei einem Produktwechsel nicht zwangsläufig der komplette Greifer ausgetauscht werden muss. Für Anwendungen mit geringer Produktvarianz gibt Schmalz eine Leistung von bis zu 120 Picks pro Minute an. Damit adressiert das System nicht nur flexible Handlingaufgaben, sondern auch Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen.
Die Fingermodule bestehen aus Silikon und sind optional FDA-konform erhältlich. Für Anwendungen mit entsprechenden Hygieneanforderungen steht das Fingermodul in Schutzart IP69K zur Verfügung.
Vom Croissant bis zum Gemüse
Das mögliche Anwendungsspektrum verdeutlicht, warum flexible Greiftechnik für die Lebensmittelautomation relevant ist. Schmalz nennt unter anderem Croissants, Bagels, Fleisch, Fisch, Obst und Gemüse als mögliche Produkte.
Die Anforderungen unterscheiden sich dabei erheblich. Ein weiches Backprodukt verlangt eine andere Kraftverteilung als Gemüse, ein rutschiges oder feuchtes Produkt wiederum andere Greifeigenschaften als ein verpacktes Lebensmittel. Schmalz zeigt auf seiner Anwendungsplattform mGripedia inzwischen mehr als 100 Praxisvideos mit über 70 unterschiedlichen Produkten. Sie demonstrieren verschiedene Konfigurationen und Einsatzmöglichkeiten der Greiftechnik.
Sehen und Greifen wachsen zusammen
Die Beispiele von Fraunhofer IAPT und Schmalz verdeutlichen zwei Seiten derselben Automatisierungsaufgabe. Sensorik, Computer Vision und KI können bestimmen, welches Produkt sich wo befindet und wie es aufgenommen werden soll. Die Greiftechnik muss anschließend mit Form, Oberfläche und Empfindlichkeit des Lebensmittels umgehen können.
Damit verschiebt sich auch die Entwicklung der Robotik. Geschwindigkeit, Reichweite und Traglast bleiben wichtige Leistungsparameter. Für Anwendungen mit natürlichen oder wechselnden Produkten kommen jedoch weitere Fähigkeiten hinzu: erkennen, unterscheiden, Bewegungen anpassen und mit unterschiedlichen Produkteigenschaften umgehen.
Die Kombination aus intelligenter Wahrnehmung und flexibler Greiftechnik kann damit Anwendungen erschließen, die mit starren Bewegungsabläufen und produktspezifischen Greifern nur mit höherem Umrüst- oder Programmieraufwand zu automatisieren sind. Für die Lebensmittelindustrie eröffnet dies weitere Möglichkeiten beim Sortieren, Zuführen, Kommissionieren und Verpacken – vor allem dort, wo Produktvielfalt und natürliche Schwankungen zum Produktionsalltag gehören.
Quellen: Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT; J. Schmalz GmbH