Roboti stále častěji nahrazují lidi v potravinářských závodech. Jednou z výhod je, že tam, kde pracují roboti, nedochází ke kontaminaci produktu personálem. Problém je v tom, že některé produkty, včetně jemného ovoce a zeleniny, mohou být příliš citlivé na to, aby je roboti zvládli.
Německý institut potravinářských technologií rozpoznal problém a přijal výzvu navrhnout technologii, která si poradí s citlivými produkty, aniž by je poškodila. Cíl byl trojí:
- Vyvinout nový elastomerový (typ polymeru) uchopovač pro hygienickou manipulaci s nebalenými potravinami
- Navrhnout robotický uchopovač, který uchopí citlivé předměty, aniž by je přitom zničil
- Navrhnout chapadlo, které je flexibilní a bezpečné pro uchopení potravinářských produktů různých tvarů, velikostí a povrchových úprav.
Výsledkem je nový elastomerový uchopovač pro hygienickou manipulaci s nebalenými potravinami pomocí robotů.
„Design byl inspirován lidskou rukou, která má velmi vysokou flexibilitu s ohledem na uchopení a držení,“ řekl Knut Franke z institutu, který nápad představil na letošním veletrhu Anuga FoodTec v německém Kolíně nad Rýnem.
"Toho je dosaženo pěti prsty, kterými lze více či méně jednotlivě pohybovat," řekl. „Lidské prsty mohou navíc během uchopení a držení sledovat obrysy. Dalším aspektem byla možnost navrhnout jej velmi kompaktně bez mechanických spojů. Díky měkkému materiálu není uchopovací síla tak přesná jako u tvrdých chapadel, ale je rozložena na větší plochu, což snižuje špičkové síly.
Technologie uchopení na bázi elastomeru má vysoký potenciál pro manipulaci s potravinami a nabízí několik výhod oproti běžným uchopovačům, včetně hygieny a flexibility.
Technologie je dostatečně přizpůsobivá pro uchopení produktů různých tvarů a velikostí a je snadná na výrobu. Protože používá TPE (vstřikování), lze jej vyrábět levně. Také uchopovací systém má široké možnosti použití.
Požadavky na chapadla pro potraviny
I když se to může zdát jako docela jednoduchá technologie, chapadla musí splňovat několik požadavků, aby mohla být použita v potravinářství. Dnes je na trhu několik typů chapadel, včetně mechanických chapadel, pneumatických chapadel (nad a pod tlakem), elektrických chapadel a lepicích chapadel. Ne všechny jsou vhodné pro citlivé potraviny.
Například mechanická chapadla mohou být vystavena síle uchopení, řekl Franke. Obecně používají tvarově nebo silou zablokované spojení, což může vést k poškození produktu. Protože vakuové chapadla nasávají kapaliny do systémů, jejich použití může vést k usazeninám a potenciální kontaminaci. V důsledku toho není ani jedno z nich vhodné z hlediska bezpečnosti a kvality potravin.
Technologicky vzato musí chapadla používaná při zpracování potravin splňovat řadu požadavků, řekl Franke, včetně doby a délky uchopení, síly uchopení a počtu kusů, které je třeba uchopit.
Předměty, které se mají uchopit, jsou ovlivněny řadou faktorů, včetně tvaru, hmotnosti, povrchových vlastností, suchosti, lepivosti a pevnosti. Pevnost a tvar jsou zvláště důležité při zpracování produktů. Podmínky prostředí, včetně teploty a vlhkosti, jsou také body, které je třeba vzít v úvahu. Vyžaduje se také flexibilita, zejména při manipulaci s přirozenou proměnlivostí potravin.
„Obecně je princip elastomerových chapadel založen na mechanických chapadlech,“ řekl Franke. "Namísto tvrdých kovových nebo plastových materiálů jsou však jako uchopovací materiál v kontaktu s povrchem potravin implementovány měkké elastomery."
Druhým hlavním rozdílem je princip funkce chapadla.
„Vzhledem k tomu, že tlakem se ohýbají pouze měkké prsty, nejsou potřeba žádné spoje nebo podobné konstrukce, díky čemuž jsou tyto chapadla mechanicky docela jednoduché,“ řekl.
Snad nejdůležitější vlastností je však jeho kompaktní design, díky kterému je ideální volbou pro použití v prostředí s vysokými hygienickými nároky.
„Design chapadla je plně čistitelný, protože se vyhnulo otvorům a mezerám, kde by se mohly hromadit zbytky produktu,“ řekl Franke.
Design umožňuje obzvláště snadné čištění, což je bonus pro potravinářské společnosti.
Konstrukce chapadla je výsledkem německého výzkumného projektu tří různých výzkumných ústavů. Nápad na projekt měl Německý institut potravinářské technologie, stejně jako zkušenosti s uchopovacími aplikacemi pro potraviny. Konstrukci provedl Fraunhover AVV a Německý institut gumárenské technologie zvolil elastomerní materiály.