如何从灵巧机构设计方面开展工业机器人的共性技术研究?

在精密工业制造场景中,传统的机械抓手等机器人末端执行器,刚性结构的可形变范围小、关节运动自由度低、适应性不强、多关节柔顺性差,无法对不同尺寸、刚度、形状、类型的目标物进行高效率抓取及搬运。

数字化转型网灯塔制造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。

在精密工业制造场景中,传统的机械抓手等机器人末端执行器,刚性结构的可形变范围小、关节运动自由度低、适应性不强、多关节柔顺性差,无法对不同尺寸、刚度、形状、类型的目标物进行高效率抓取及搬运。尽管已有机器人配置弹性材料并根据抓手模型设计自适应抓取策略,但无法根本性地解决相关问题。

由柔性材料制作的柔性抓手,可在无限的自由度上产生形变,利于模仿人的手部弯曲动作,自适应抓取刚度脆弱、结构复杂、尺寸多样的工业零部件。例如,拉线抓手模仿肌肉收缩模式,可通过外部动力使抓手产生形变,但拉线需要预先嵌入抓手,拉线的线路和点位相对固定,导致夹爪行程有限,很难抓取形状不规则、质量较大的目标物体;为提高抓取效率,拉线抓手与黏性吸附、真空吸附等物理手段结合,进一步增强抓取动作的稳定性。

得益于增材制造技术的发展,气动抓手因较低的制备门槛、材料具有弹性结构的特点而受到关注,多由纤维增强橡胶制成,经气压驱动形成俯仰、偏转、拉伸等自由度;还可进一步组合出多节点机构,执行灵活的动作任务。传统的柔性抓手气动结构简单,但抓手刚度、承载能力较弱,因而目前多采用复杂气动网络结构以增强抓手的性能;可根据任务类型灵活选择气动网络结构,在抓手的不同位置配置变形性能差异化的结构,兼具物品抓取、振动控制能力,从而在灵活性、刚度、承载能力之间取得平衡。此外,根据材料受激形变特性设计柔性抓手,如利用导电聚合物(EAP)材料在电压下产生变形的特性,设计特殊的EAP材料结构、电压驱动控制策略,即可控制抓手的抓取动作。EAP柔性抓手具有较大的形变和输出力,可根据零部件的外形轮廓进行自适应调整,实现对目标物的稳定抓取;但EAP材料的机械强度很小,抓取时易受干扰,无法稳定抓取大尺寸目标物,也不宜用于多级协同任务。

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数字化转型网灯塔智造专题

数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等,从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念,帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程,实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容:

1、灯塔智造外脑支持:通过平台外脑的力量,让决策者拥有更多的聘请超过100位的智能制造专家、超过1000家的智能制造软硬件技术公司、超过10000份学习资料,为企业提供强大的智造外脑支持,助力企业打造智能工厂、灯塔工厂。

2、灯塔智造研习社:与制造业顶尖精英一起学习!数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区,与各位同学一起成长!

3、灯塔智造论坛:智能浪潮!引领未来!数字化转型网打造的智造论坛,旨在通过高端对话推动行业树立正确理念,减少行业噪音,正本清源,助力行业发展!

4、灯塔工厂参观研学:目前灯塔工厂全球已有153家,目前中国已有62家,数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等,以及赴国外参观全球的灯塔工厂。

5、灯塔标杆案例研学:除了灯塔工厂外,数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术,我们将以不积跬步无以至千里的精神,关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例,组织灯塔研习社社员学习行业标杆!

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