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Dieser ETH-Roboter hält alles in der Schwebe

Marcel Schuck entwickelt als ETH-​Pioneer-Fellow einen Roboter, der empfindliche Kleinteile greifen kann, ohne sie zu berühren. Möglich machen es Schallwellen.

von Andres Eberhard, ETH-News 28.01.2020
Nicht berühren! Dieser an der ETH entwickelte Roboter kann Dinge handhaben, ohne sie anfassen zu müssen Nicht berühren! Dieser an der ETH entwickelte Roboter kann Dinge handhaben, ohne sie anfassen zu müssen Zoom© Stefan Weiss/ETHZ

Die kleine Installation, die Marcel Schuck auf einer Holzplatte an seinem Arbeitsplatz aufgebaut hat, erinnert an den Physikunterricht: An einer Platine mit Mikrochip ist eine lange, aus zwei Halbkugeln bestehende Greifzange angeschlossen, die aussieht wie ein Kopfhörer. Mit dem Arrangement demonstriert er einen physikalischen Effekt: Zwischen den Halbkugeln schwebt nämlich eine kleine Kugel. In der Luft gehalten wird sie durch Ultraschallwellen. «Man spricht von akustischem Schweben», erklärt der Wissenschaftler.

Der ehemalige ETH-​Doktorand entwickelt derzeit im Rahmen eines ETH-​Pioneer-Fellowships ein Verfahren, mit dem kleine Objekte ohne jegliche Berührung angehoben und manipuliert werden können. Das ist vor allem dort relevant, wo Beschädigungen von Kleinteilen ins Geld gehen, so zum Beispiel in der Uhren-​ oder Halbleiterindustrie.

Der Ultraschallgreifer ohne Verschalung Der Ultraschallgreifer ohne Verschalung Zoom© Stefan Weiss/ETHZ

Greift ein normaler Roboter nach empfindlichen Objekten, geht schnell etwas kaputt. Deshalb werden in der Praxis häufig weiche, gummiartige Greifer verwendet. Diese richten zwar keinen Schaden an, werden durch die Berührungen wie ein viel gebrauchter Radiergummi aber beschmutzt. Ausserdem ist die Positioniergenauigkeit mit solchen sogenannten «Soft Robotic Grippers» eingeschränkt.

Greifen, ohne zu berühren: Das ist das Prinzip hinter Schucks Projekt mit dem Namen «No-Touch ​Robotics». Möglich macht es ein Effekt, der seit über 80 Jahren und vor allem in der Weltraumforschung angewandt wird. Ultraschallwellen erzeugen ein für uns nicht sicht-​ und hörbares Druckfeld. Indem die akustischen Wellen einander überlagern, werden Druckpunkte erzeugt, wo kleine Objekte gefangen werden können. Als Folge davon hängen sie scheinbar frei in der Luft – sie schweben in der akustischen Falle.

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