core

“core” ist ein Controller zur Steuerung eines Greifarmroboters. Er kann einhändig mit der linken oder rechten Hand gesteuert werden und wird im Reinraum eingesetzt.

Handlungsraum
Unser Handlungsraum ist der Reinraum eines Labors, in dem hohe Anforderungen an Sterilität gelten. Um dort überhaupt arbeiten zu dürfen, muss man sich erst aufwendig steril machen, was sich für kleine, einfache Aufgaben kaum lohnt. Genau hier setzt unser Controller an, der solche Tätigkeiten übernimmt, sodass sich dafür niemand mehr extra einschleusen muss.

Konzept
Durch Vor- und Zurückkippen des Controllers wird die Höhe des Roboters gesteuert, während man mit dem Daumen ganz intuitiv den Greifer öffnet und schließt. Um zusätzlich die Bewegung des Roboters auf der X- und Y-Achse zu steuern, haben wir den Controller um ein Touchpad ergänzt. Bewegt man den Controller auf dem Touchpad, lässt sich darüber die absolute Position bestimmen.
Der Use Case beschreibt die Steuerung des Controllers im Reinraum von außen durch eine Glasscheibe. Der User kann von dort aus den Roboter beobachten und kleine Aufgaben durchführen.

Erster Prototyp
Den ersten Prototypen haben wir 3D-modelliert und gedruckt: die Grundform des Controllers, ein separates Daumenteil sowie eine Bodenplatte aus leitfähigem Filament, die über ein Scharnier mit der Handform verbunden wurde. Zwei Buttons in der Bodenplatte steuern per Kippbewegung die Höhe des Roboters, das Greifen erfolgt über ein Potentiometer mit einer Feder zwischen Hand und Daumen. Ein zusätzlicher Sicherheitsbutton verhindert dabei ein versehentliches Verstellen der Höhe.

Das Touchdisplay ist die zentrale Komponente unseres Controllers und steuert die gesamte X- und Y-Achse. Über vier Punkte mit unterschiedlicher Distanz wird ein fünfter Punkt errechnet, der die Greiffläche des Roboters darstellt, mit einem Bewegungsradius als Halbkreis.

User Testing
Wir haben insgesamt mit neun Student:innen der HfG getestet, die alle aus unterschiedlichen Semestern und Studiengängen kamen.
Nach dem Testing haben sich zwei konkrete Probleme herausgestellt. Beim Kippen gibt es kein gutes Gleichgewicht, es ist anstrengend, die greifende Position dauerhaft zu halten.

Finaler Funktionsprototyp

Der finale Funktionsprototyp besteht aus zwei Teilen, der großen Form für die Hand und dem kleineren Gegenstück für den Daumen, die über ein Stecksystem verbunden werden. Die Greiffunktion erfolgt nun über eine Taste, mit der sich der Greifer per Klick öffnen oder schließen lässt, ohne dauerhaft gehalten werden zu müssen. Für die Kippfunktion wurde die Bodenplatte beibehalten, jedoch mit abgeschrägten Ecken versehen, um das Gleichgewichtsproblem zu lösen und den Controller so vollständig kippen zu können.

Designprototyp

Der Controller kombiniert eloxiertes Aluminium mit widerstandsfähigen technischen Kunststoffen und verbindet so hochwertige Optik mit den Anforderungen eines Laborumfelds. Kante und Bodenfläche bestehen aus fein gestrahltem, eloxiertem Aluminium, welches kratzbeständig, langlebig und leicht zu reinigen ist. Das weiße Gehäuse besteht aus robustem, medizinisch geeignetem Kunststoff mit hoher Chemikalienbeständigkeit, dessen strukturierte Oberfläche für sichere Griffigkeit sorgt.