Development of an SPM-based micro force sensor and its integration in a flexible micro robot

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Bei der Mikromontage hat der Einsatz verschiedenartiger hochauflösender Sensoren aufgrund der kleinen und empfindlichen Bauteile eine große Bedeutung. Die aktuellen Sensorkonzepte zur Handhabung und Montage kleinster Bauteile verfolgen ausschließlich den Einsatz von visuellen Systemen. Gerade bei der Mikromontage ist aber die Kraft- und taktile Rückkopplung unentbehrlich: Sie ermöglicht erst eine sichere und beschädigungsfreie Handhabung von Mikroobjekten. Dabei müssen sehr geringe Greif- und Kontaktkräfte im Bereich von 0,1 µN bis 200 µN erfasst werden. Zum Vergleich: Ein sicheres Greifgefühl mit einer Uhrmacherpinzette stellt sich erst bei einer Kraft von etwa 50 µN bis 100 µN ein. Das übergeordnete Ziel dieses Forschungsprojektes ist daher die Entwicklung eines hochauflösenden Mikrokraftsensors zur Greifkraftmessung und dessen Integration in einen Mikromontageroboter. Der Sensor soll zum einen ein Hilfsmittel für teleoperierte Handhabungsaufgaben in einer flexiblen Mikromontagestation unter einem Lichtmikroskop oder in einem Rasterelektronenmikroskop zur Verfügung stellen. Zum anderen sollen typische Mikromontageoperationen mit Hilfe der rechnergestützten Sensorsignalverarbeitung weitgehend automatisiert werden. Über die reine Sensorentwicklung hinaus entsteht somit ein Forschungs- und Entwicklungsbedarf im angepassten Design von Mikroendeffektoren, in den Bereichen der Signalvorverarbeitung und ihrer Anbindung an das vorhandene Rechnersystem, der Kraftrückkopplung mittels eines haptischen Eingabegerätes sowie der Greiferregelung.