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中科大自主研发柔性机器人手爪 可抓豆腐、蛋糕 将用于养老服务

2018-12-26 作者:极科网
导语:随着全球机器人产业发展进入高潮,需求驱动的源头技术竞争日趋白热化。中国科学技术大学自主研发的一款机器人柔性手爪,可抓起细嫩的豆腐、薄薄的纸张、易滑的玻璃杯。该机器人

随着全球机器人产业发展进入高潮,需求驱动的源头技术竞争日趋白热化。中国科学技术大学自主研发的一款机器人柔性手爪,可抓起细嫩的豆腐、薄薄的纸张、易滑的玻璃杯。该机器人柔性手爪于2017年获得第 21 届 RoboCup 机器人世界杯及学术大会“最佳操作奖”。

机器人手爪是机器人系统的重要组成部分,相当于人的两只手,主要用于对工具或者工件进行握持和操作,承担着重要的操作执行功能。传统机器人是刚性机器人,基于关节-连杆结构,自上世纪 60 年代起在传统制造业中实现了大规模产业应用。然而,刚性手爪存在原理性局限,只能操作少数刚性规则形状物体,而且成本高、控制难度大、环境要求苛刻,远远不能满足智能制造、物流、家政服务、农业作业、救援、安防和国防等市场空间巨大的新产业需求,已成为当前机器人产业发展的一个关键性瓶颈。

国外研发机构多年前虽研制出了外观十分像人手的机械手爪,但售价高达百万元人民币,且使用效果不理想,一直未能普及应用。

机器人手爪分类:

1、.气囊机械手爪

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中科大自主研发柔性机器人手爪 可抓豆腐、蛋糕 将用于养老服务

 

 

气球的后方连接着气泵,在接触并包裹要抓起的物体之后,气泵启动产生负压抽走空气,使圆手前端的形状“固定”下来,就可以抓起物体了。

2、.球齿轮联动型机械

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拧螺丝

 

 

中科大自主研发柔性机器人手爪 可抓豆腐、蛋糕 将用于养老服务

球齿轮联动(摆动加转动)

 

上图可以通过球形齿轮实现,但是方法不是唯一的,也有别的方式可以实现。

3.、水平夹持型机械

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4、.五指联动型机械手爪

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凸轮联动

5.、多自由度机械手

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医用缝针机械手

中国科大自主研发的柔性手爪采用刚-柔合一、电-气互补的设计原理,突破了刚性手爪的局限性,显著提高了手爪与被操作物体表面之间的贴合度,有效降低了物体形状分析的精度要求,极大改善了手爪与操作环境之间的可接触性。与现有各种刚性、柔性、软体手爪相比,具有更强的适应性,可操作更多具有不同形状、大小和表面特性的物体。

根据现场演示,他们研制的新型“机器人柔性手爪”,对单薄的纸张、光滑的瓷碗、柔嫩的豆腐、蓬松的蛋糕等物品,均能自主判断物体形状和大小,准确、稳定、完好地实现抓取和放置。

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柔性手爪抓豆腐

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柔性手爪抓蛋糕

机器人手爪有三个主要技术指标——抓握性能、易控性能和成本。抓握性能,即抓取不同形状、尺寸和材质物体的能力;易控性能,即抓握操作是否容易控制;成本,即手爪的总成本。这款自主研发的柔性手爪在三个指标上都达到了国际领先水平。不仅可抓握刚性、柔性、易碎和光滑物体,而且操作简便。预期量产后成本在1000元人民币以下。

这款自主柔性手爪,以独创的“容差性”为指导,在手爪硬件组成、工作原理和控制原理上进行了原始创新,形成了“刚柔合一”的新技术,为解决服务机器人、智能制造机器人末端加持器瓶颈问题开辟了一条新途径。

中国科大机器人实验室目前正与一家知名制造企业合作,柔性手爪再嫁接世界知名服务机器人“可佳”的技术,开发一款养老服务机器人,从“跑腿”技能开始,预计未来三年可率先在养老院等场所成熟应用。

整理
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