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人造肌肉帮助机器人真空操纵器抓握,超级信息网
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人造肌肉帮助机器人真空操纵器抓握
2022年06月05日    阅读量:5078    新闻来源:超级信息网  |  投稿

萨尔兰大学斯特凡·塞莱克教授和他的团队设计的机器人夹持器可以夹持和操纵具有复杂几何形状的物体。该系统几乎可以在瞬间适应形状的变化,在不同形状的零件之间无缝切换。铰接式夹持器是电动的,重量轻,加速快,甚至可以判断它是否足够安全地握住物体。控制原型四个手指运动的超细镍钛丝可以通过位于假手指尖的吸盘快速产生和释放强大的真空。工程师们将在汉诺威展览(5月30日)上展示他们的技术潜力鈥? 6月,2号展厅,B28号展位)。

在当今的汽车装配线上,工业机器人操纵和定位重型车身零件是汽车装配过程中不可或缺的一部分。但这些机械臂配备的夹持器系统通常适应性不强。当机器人夹持器必须切换到处理不同形状的对象时,经常会出现问题,例如,在刚刚操纵了一个庄园模型的门之后,试图抓住一辆轿车的门板。灵活性不是这些传统系统的核心特征。如果新的门正好在夹钳想要抓住面板的地方有一个开口,则需要另一个机器人来接管,否则事情会变得复杂,因为原始机器人需要重新装备和重新编程。“目前,机器人末端执行器鈥攖夹持器的技术术语鈥攃Stefan Seelecke教授解释道:“一个人只能一遍又一遍地单调地抓住同一个物体,尤其是当装配过程涉及到处理平坦或略微弯曲的零件时,比如金属或玻璃板。”。

由于萨尔兰大学智能材料系统实验室和萨尔伯机电一体化和自动化技术中心的研究团队的一项新开发眉cken(ZeMA)说,这些机器人将来可能能够执行更多不同的操作。研究人员开发的这项技术有可能提高末端执行器的适应性,从而可以快速重新编程以适应新工件,而无需中断装配操作,或者可以使用机器学习算法自行执行这些重新调整。Seelecke说:“这种适应性强的夹持器和机械手系统有助于使生产和装配操作更加灵活,尤其是当您考虑到我们的系统不需要任何重型机械或任何电动或气动驱动时。它所需要的只是一个电源。”。

Seelecke的团队将在今年麓他们将在汉诺威展览馆展示一个原型,该原型代表着朝着实现这一制造目标迈出的重要一步。原型系统本身就是众多研究项目和博士论文的成果。整个系统在机器人领域有许多独创性的新发展,包括一个铰接式末端执行器,它使用人造肌肉使四个手指能够向任何方向移动。就像人手一样,机器人操纵器可以适应不同形状的物体,因此可以避免,例如,不同型号汽车的门板上的孔。“因此,我们的系统并不局限于具有相同几何形状的零件,”Paul Motzki说,他是一名研究生工程师,在博士研究工作期间帮助开发了该系统。Saarbr的另一个特点眉cken原型鈥攁第二个比人手好一个鈥攊它的指尖有真空垫,这意味着手爪上的任何东西都将被非常安全地握住。

控制手臂、手指和吸盘运动的人工肌肉纤维由成束的形状记忆导线组成。“如果我们让电流流过这些镍钛金属丝,合金会变得更热,其晶格结构也会发生变化,从而使金属丝的长度缩短。当没有电流流过金属丝时,它会冷却下来并再次延长。超薄金属丝束提供了一个大的表面积,通过它可以非常有效地传递热量,因此冷却过程莫茨基解释说:“拉伸和拉长非常迅速。”因此,人造肌肉可以像人类肌肉纤维一样快速拉伸和弯曲,这意味着机器人抓手上的四个肌肉驱动的手指可以快速移动和响应变化。”尽管尺寸很小,但这些金属丝可以产生很大的拉力。事实上,在所有已知的驱动机制中,这些形状记忆导线的能量密度最高,”研究人员说。

只需一个短的电脉冲就可以产生并释放出强大的真空。因此,机器人手臂能够拾取物体并在各个方向自由移动。该系统不需要压缩空气来产生真空,它很安静,适合在洁净室使用。当夹钳夹住物体时,不需要额外的电力供应,即使物体必须被夹住很长一段时间或必须以一定角度夹住。为了构建真空夹持器机制,研究人员将这些超薄电线束以圆形肌肉的方式排列在薄金属盘周围,金属盘可以上下翻转,就像青蛙点击器玩具一样。金属盘连接在橡胶膜上,当向电线施加电脉冲时,电线收缩,盘翻转位置,拉动膜,如果夹具与平坦光滑的表面接触,会产生强烈的真空。

夹持器的反应非常迅速和精确。莫茨基解释说:“在正常的机械臂中,手臂的质量限制了可以实现的加速度。我们的技术意味着我们可以创建具有良好机动性的轻质系统。”。该系统由半导体芯片控制。不需要其他传感器。“形状记忆导线有效地充当完全集成的传感器,为我们提供所有必要的数据。控制单元能够将电阻数据与导线变形程度精确关联。在任何时候,系统都知道每束形状记忆导线的准确位置,”莫茨基解释道。因此,工程师可以对系统进行编程,以执行高度精确的移动,并且与今天通常使用的系统不同,即使在装配臂运行时,也可以对原型系统进行重新编程。

由于镍钛金属丝具有感官特性,因此手臂能够判断物体是否被牢牢握住。如果它感觉到真空度不够强,它会做出反应,手指会收紧抓地力。它还可以在发生故障或材料疲劳时发出警告。莫茨基说:“内置传感器功能意味着我们的系统具有集成的状态监测功能。”。

标签:机械应用人工智能技术中心机床及附件机器人机床与模具 配件与设备 配件与装备系统及软件
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