研究人員開發(fā)出超聲波抓取器 可隔空取物的非接觸式機(jī)器人抓手

隨著各個行業(yè)中自動化和機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對機(jī)器人抓爪的要求越來越高。通過使用聲懸浮力，瑞士科學(xué)家近日開發(fā)出了一種無損傷和無污染的非接觸式機(jī)器人抓手，用于處理高度易碎的物體。

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出了一種超聲波抓取器，通過聲波懸浮，該抓取器可以在零接觸的情況下拾起和操縱小物體。這使得機(jī)器人能夠處理易碎物品，例如精密手表零件。

這款設(shè)備由前ETH博士生馬塞爾·舒克（Marcel Schuck）制作，作為其ETH先鋒獎學(xué)金的一部分，該原型機(jī)由一個實(shí)驗(yàn)室工作臺機(jī)械臂和一對3D打印的半球組成，這對半球形裝置可以連接到載有微芯片的電路板上。

Marcel Schuck在抓手的兩個半球形區(qū)域內(nèi)安裝了非常小的揚(yáng)聲器陣列，并配套了ETH博士生MarcR?thlisberger編寫的軟件，通過控制一系列微型揚(yáng)聲器，它們可以非常精準(zhǔn)地控制超聲波的頻率和聲壓。

這種設(shè)計會產(chǎn)生某種壓力波，可以將物體支撐起來，或者通過來自多個方向的壓力波，使得物體保持在適當(dāng)位置或控制其移動。

實(shí)際上這項(xiàng)無接觸抓握技術(shù)是基于Schuck的項(xiàng)目“No-Touch Robotics”。Schuck的項(xiàng)目基于一種已經(jīng)被開發(fā)了80多年的效應(yīng)，并首次用于太空探索。

超聲波會產(chǎn)生人類看不見且無法聽到的壓力場。當(dāng)聲波相互重疊時會產(chǎn)生壓力點(diǎn)，并且小物體可能會被困在這些點(diǎn)內(nèi)。最終，它們就會漂浮在空氣中。

相較之下，常規(guī)的機(jī)械手容易損壞易碎物品，雖然這可以使用柔軟的橡膠狀抓手解決這個問題，但抓手很容易被污染，就像使用橡皮擦一樣。此外，這些柔軟的機(jī)械手能提供的定位精度非常有限。

目前該項(xiàng)技術(shù)的目的是實(shí)時更改其位置，而使懸浮物不會掉落到地面。ETH博士生MarcR?thlisberger正在研究這一特殊方面，他與Schuck和碩士生Christian Burkard在蘇黎世科技園共用一個實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行這項(xiàng)研究。

非接觸的抓握原理也具有經(jīng)濟(jì)利益：使用常規(guī)機(jī)器人工作時，幾乎每種新形狀都需要使用不同的抓手。聲學(xué)抓手消除了對大量昂貴的高精度抓手的需求，甚至機(jī)械臂本身也不需非常精確，Schuck表示:“精確的位置取決于軟件控制的聲波?！?/p>

最初，Schuck希望利用他的ETH先鋒獎學(xué)金的資金來確定在實(shí)踐中如何部署機(jī)械手,主要目的是探索行業(yè)中潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。

這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可能會引起制表業(yè)的關(guān)注，因?yàn)楦呔鹊?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/10980/" target="_blank">微機(jī)械對于處理昂貴的微型零件至關(guān)重要。例如，齒輪先涂上潤滑劑，然后再測量該潤滑劑層的厚度。即使是最微弱的接觸也可能損壞潤滑劑薄膜。未來微型芯片的生產(chǎn)可能也是Schuck技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域。

Schuck也希望能找到一些感興趣的團(tuán)體，通過合作進(jìn)一步發(fā)展聲學(xué)抓爪。一方面，這應(yīng)該有助于滿足現(xiàn)有的市場需求。另一方面，Schuck渴望使這項(xiàng)技術(shù)不僅在實(shí)驗(yàn)室中工作，也能在現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用。如果能在2021年春季之前做到這一點(diǎn)，Schuck希望應(yīng)該能夠根據(jù)自己的商業(yè)想法建立一家初創(chuàng)企業(yè)。
編輯：hfy