Akustische Levitation

In der industriellen Fertigung ist die automatisierte Handhabung von Objekten eine zentrale Fragestellung. Jedoch ist aktuell eine kontrollierte Handhabung kleiner oder fragiler Objekte mit konventionellen mechanischen Greifsystemen nicht zufriedenstellend möglich. In diesem Kontext bieten berührungslose Greifer einen neuartigen Lösungsansatz. Dieser Greifertyp macht sich unter anderem optische, magnetische oder elektrostatische Effekte zu Nutze, um Kräfte und Momente auf das Objekt ohne mechanischen Kontakt zu übertragen. Unser Schwerpunkt der Forschung ist die akustische Levitation, da diese Methodik im Gegensatz zu den beiden genannten Möglichkeiten nur geringe Anforderungen an die Materialeigenschaften des levitierten Objekts stellt. Die Einsatzgebiete akustischer Greifer reichen mit der Levitation und dem Transport von Festkörpern und Fluiden von der Biophysik, der analytischen Chemie und der Pharmazie über die Materialwissenschaften bis hin zur Mikrosystemtechnik. Bei akustischen Greifern werden üblicherweise zahlreiche Schallköpfe eingesetzt, die individuell angesteuert werden können und Schallwellen im Ultraschallbereich emittieren. Auf diese Weise ist die kontrollierte Erzeugung eines definierten Schalldruckfelds möglich. Das zu levitierende Objekt ist in dieser „akustischen Falle“ gezielt eingeschlossen. Durch eine Rotation und Translation dieser Falle kann das Objekt berührungslos manipuliert werden. Aktuell weisen akustische Greifer hinsichtlich ihrer Positioniergenauigkeit und ihrer Dynamik Defizite auf, da diese bisher ausschließlich gesteuert betrieben werden. Diese Aspekte sollen in unserem Forschungsvorhaben gezielt durch die Modellierung des Systems und dem Entwurf einer modellbasierten Regelung verbessert werden.

Meine grundsätzlichen Forschungsschwerpunkte sind...

• Modellierung akustischer Greifsysteme
• Überaktuierte Systeme
• Nichtlineare Optimierung
• Nichtlineare Regelungen
• Embedded Systems