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末端执行器,海陆空机器人的“心灵之手”

2020-03-02 11:54 性质:原创 作者:倚歌
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在海底,配置末端执行器的水下机器人可以从事焊接,打捞、救援、维修和应急等作业。

▲末端执行器维修海底石油管道

根据中国AGV网(www.chinaAGV.com)的不完全统计,全球有近100家公司介入机器人末端执行器市场,它们包括:

ATI、Applied Robotics、Bastian Solutions、Destaco、EMI、FIPA、Festo、Grabit、JH Robotics、Kuka、IAI、Schunk、Robotiq、Weiss Robotics、OnRobot、Piab、Schmalz、RAD、SAS Automation、SMC、Soft Robotics、Zimmer等。

末端执行器可以由抓爪或工具组成。当提到机器人的抓握时,机器人抓爪一般分为四类:

有冲击力的:通过直接撞击物体而物理抓握的颚或爪。

侵入性的:物理穿透对象表面的针,针或(用于纺织品,碳纤维和玻璃纤维的处理)。

有限的:施加到物体表面的吸引力(无论是通过真空,磁粘或电粘附)。

连续的:需要直接接触才能发生粘合(例如胶水,表面张力或冻结)。

这些类别描述了用于在抓取器和要抓取的对象之间实现稳定抓取的物理效果。工业抓手可以采用机械、抽吸或磁性方式。真空杯和电磁体主导着汽车领域和金属板的处理。伯努利夹持器(Bernoulli grip)利用了夹持器与零件之间的气流,其中,提升力使夹持器和零件彼此闭合(使用伯努利原理)。伯努利抓爪是一种非接触式抓爪。物体保持在抓具产生的力场中,而没有直接接触抓具。伯努利抓爪已在光伏电池处理,硅片中采用处理,以及纺织和皮革行业。在宏观尺度(零件尺寸> 5mm)上,其他原理较少使用,但是在最近十年中,已证明在微处理中有有趣的应用。其他采用的原理包括:基于静电电荷(即范德华力)的静电夹具和范德华夹具,基于液体介质的毛细管夹具和低温夹具,以及超声波夹具和激光夹具,这两种都是非接触式抓取原理。静电抓手利用抓手与零件之间的电荷差(静电力)通常由抓取器本身激活,而范德华抓取器基于抓取器分子与对象分子之间的原子吸引作用力较低(仍然是静电)。毛细管夹具使用夹具和零件之间的液体弯月面的表面张力来使零件居中,对齐和抓紧。低温抓取器会冻结少量液体,由此产生的冰提供必要的力来提起和搬运物体(该原理也用于食品处理和纺织品抓取中)。超声波夹持器更加复杂,其中压力驻波用于提起零件并将其捕获在一定水平上(悬浮的例子既在微观层面上,在螺钉和垫圈处理中,又在宏观层面上,在太阳能电池或硅晶片处理中),并且激光源,其产生的压力足以捕获并移动液体介质(主要是细胞)中的微零件。激光夹具也被称为激光镊子。

摩擦/颚爪的特定类别是针爪。这些被称为侵入式抓爪,将摩擦力和闭合形式都用作标准机械抓爪。

最著名的机械抓取器可以是2个,3个或甚至5个抓爪。

▲末端执行器-章鱼手

可用作工具的末端执行器有多种用途,包括装配中的点焊,需要均匀涂装的喷涂,以及对人体造成危险的其他目的。手术机器人具有专门为此目的制造的末端执行器。

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