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末端執行器,海陸空機器人的“心靈之手”

2020-03-02 10:24 性質:原創 作者: 倚歌 來源:AGV網
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在海底,配置末端執行器的水下機器人可以從事焊接,打撈、救援、維修和應急等作業。

▲末端執行器維修海底石油管道

根據中國AGV網(m.xmydyc.com)的不完全統計,全球有近100家公司介入機器人末端執行器市場,它們包括:

ATIApplied RoboticsBastian SolutionsDestaco、EMIFIPAFestoGrabit、JH Robotics、Kuka、IAI、Schunk、Robotiq、Weiss Robotics、OnRobot、Piab、Schmalz、RAD、SAS Automation、SMC、Soft Robotics、Zimmer等。

末端執行器可以由抓爪或工具組成。當提到機器人的抓握時,機器人抓爪一般分為四類:

有沖擊力的:通過直接撞擊物體而物理抓握的顎或爪。

侵入性的:物理穿透對象表面的針,針或(用于紡織品,碳纖維和玻璃纖維的處理)。

有限的:施加到物體表面的吸引力(無論是通過真空,磁粘或電粘附)。

連續的:需要直接接觸才能發生粘合(例如膠水,表面張力或凍結)。

這些類別描述了用于在抓取器和要抓取的對象之間實現穩定抓取的物理效果。工業抓手可以采用機械、抽吸或磁性方式。真空杯和電磁體主導著汽車領域和金屬板的處理。伯努利夾持器(Bernoulli grip)利用了夾持器與零件之間的氣流,其中,提升力使夾持器和零件彼此閉合(使用伯努利原理)。伯努利抓爪是一種非接觸式抓爪。物體保持在抓具產生的力場中,而沒有直接接觸抓具。伯努利抓爪已在光伏電池處理,硅片中采用處理,以及紡織和皮革行業。在宏觀尺度(零件尺寸> 5mm)上,其他原理較少使用,但是在最近十年中,已證明在微處理中有有趣的應用。其他采用的原理包括:基于靜電電荷(即范德華力)的靜電夾具和范德華夾具,基于液體介質的毛細管夾具和低溫夾具,以及超聲波夾具和激光夾具,這兩種都是非接觸式抓取原理。靜電抓手利用抓手與零件之間的電荷差(靜電力)通常由抓取器本身激活,而范德華抓取器基于抓取器分子與對象分子之間的原子吸引作用力較低(仍然是靜電)。毛細管夾具使用夾具和零件之間的液體彎月面的表面張力來使零件居中,對齊和抓緊。低溫抓取器會凍結少量液體,由此產生的冰提供必要的力來提起和搬運物體(該原理也用于食品處理和紡織品抓取中)。超聲波夾持器更加復雜,其中壓力駐波用于提起零件并將其捕獲在一定水平上(懸浮的例子既在微觀層面上,在螺釘和墊圈處理中,又在宏觀層面上,在太陽能電池或硅晶片處理中),并且激光源,其產生的壓力足以捕獲并移動液體介質(主要是細胞)中的微零件。激光夾具也被稱為激光鑷子。

摩擦/顎爪的特定類別是針爪。這些被稱為侵入式抓爪,將摩擦力和閉合形式都用作標準機械抓爪。

最著名的機械抓取器可以是2個,3個或甚至5個抓爪。

▲末端執行器-章魚手

可用作工具的末端執行器有多種用途,包括裝配中的點焊,需要均勻涂裝的噴涂,以及對人體造成危險的其他目的。手術機器人具有專門為此目的制造的末端執行器。

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