由于机械手爪、吸盘等传统抓取装置存在设计周期长、更新频率高、利润附加值低、难以抓取易损坏、易变形物体等问题,近年来学术界出现了“柔性手”的概念,将机械手从传统的圆柱体等刚体转变为柔性有机聚合物,以克服现有传统机械手在特定应用场景下的缺点。
无独有偶,近年来,学术界也出现了一种颠覆性的现象。机器人-软件机器人。现有软件机器人类似于选材上的软手,也有很大的灵活性,善于在特定场景中应用。
不同的是,软手只是将末端执行器设计成柔性的,其机械臂和运动关节与传统的不同。机器人没有区别;和软件机器人该机械手也是灵活的,甚至其活动关节也不同于传统的关节。机器人相比之下也变了,甚至还有一些软件。机器人运动副的数量可以理解为无限大。
有趣的是,虽然软件手和软件机器人不完全一样,但是他们的发展历史是交织在一起的。2011年,哈佛大学Whitesides研究小组的学者卡尔·沃斯(Carl Vause)从章鱼身上获得灵感,发明了软件。机器人,这个软件机器人它长约18厘米,可以单腿离开地面,可以在一分钟内爬过2厘米高的缝隙。
从属软件机器人受卡尔·沃斯(Carl Vause)的启发,2013年,他创立了Soft Robitcs,一家专门开发和生产软件手的公司。应该公司在ABB等处安装软手。公司关于工业机械臂的末端。软机器人机器人在食品运输领域取得了巨大的成功。
卡尔·沃斯发明的软件机器人
现在生产柔软的手公司美国和中国主要是软机器人。北京莱茵德机器人(SRT),触感柔软机器人等等,他们最早的科研思路,基本都是针对市面上不规则易碎的物品。搬运应用,适合抓取水果、玩具等物体。与柔软的手相比,软件机器人软件没有大规模进入市场。机器人这项研究更多来自世界各地的大学和科学研究。机构。
北京莱茵德机器人(SRT)柔软的手
软件手≠软件机器人
一般刚体机器人存在装配做了软件手之后应该归为软件吗?机器人?这个问题在学术界还是有争议的。作者认为,装配上柔手刚体机器人不是软件。机器人。
首先,在运动学和动力学中,装配上柔手刚体机器人它的运动学公式、雅可比矩阵、Hesse矩阵等基本公式没有变化。机器人运动学上,移动端的姿态和速度仍然是可预测和可控的,但是机器人的末端效应器有点“怪异”,但是末端效应器的类型是对的。机器人运动学和动力学的性能没有影响。
和软件机器人该机械手是柔性的,其运动学和动力学性能无法用传统公式求解。机器人的运动学和动力学性能已经完全改变,机器人运动结束时的姿势和速度变得不可预测。
另外,在应用场景中,配备了手软的刚体。机器人,应用场景和一般刚体。机器人相比变化不大,还是用于抓取和抓取物品。搬运,但抓取的物品形状不规则或材质易碎。
和软件机器人应用场景彻底改变了,机械臂变成了柔性软件。机器人已经无法完成抓取,搬运和其他功能。
软手与传统机械手
与传统的机械手相比,柔性手是一个新事物。作为机械手家族的一员,它大大扩展了被抓物体的范围。与传统机械手相比,软手的优势是显而易见的:它具有更大的灵活性,适合抓取柔软不规则的物体。
不过手软的缺点也很明显。由于柔性软手的驱动方式多为气动,软手的每个单元都具有封闭的腔体结构,使得正压驱动和负压驱动的力度和抓取时间很难控制,很容易脱离。
此外,由于软手的柔性,材料的选择和结构的确定相当困难,这也是阻碍软手研发的重要原因。
莱茵德机器人VS刚性机器人
莱茵德机器人对于传统的僵化机器人是一个颠覆性的概念,它改变了人类对。机器人的基本认知,扩大了。机器人的使用场景。
作者认为僵化机器人和软件机器人区别类似于传统节肢动物或脊椎动物与软体动物(如章鱼、鱿鱼)的区别。比如章鱼可以改变身体形状,穿过一根直径只有两厘米的管子,抓住管子另一端水族箱里的猎物。
莱茵德机器人由于其身体的灵活性,它可以在狭窄和恶劣的工作条件下工作,如空间探索,救援,医疗手术等应用。在特定的工作环境中,它的优势是传统的刚性机器人无可匹敌。
莱茵德机器人缺点也同样明显。首先,由于身体的柔韧性,机器人运动学和动力学最基本的理论公式变得高不可攀,其运动理论还是空白。机器人姿势、速度等基本指标变得不可控、不可预测。
其次,由于机器人运动学和动力学理论暂时不可用,软件机器人控制器算法也成了问题。
第三,由于软件机器人大部分都是气动驱动方式,充放气的管道必不可少,这对软件来说很重要。机器人动作影响很大,就像一条略显笨重的“长尾”。
最后,就像软件手一样,软件机器人还是绕不开材质和结构的问题,直接决定了软件。机器人运动学性能和机器人使用寿命等指标是否能满足实际应用的需要。
附言
现在,软件手和软件机器人新产品还在不断涌现。例如,2014年,哈佛大学开发了第一个无绳软件。机器人,通过手动或电脑自动控制器向它的四肢输入压缩空气。体内相应地驾驶。
可用的最新软件机器人今年仍由哈佛大学的研究人员开发。应该机器人它的动力来自压缩空气。它被设计成一个有四条“腿”的十字架。每个“腿”由八个小通道连接的空气室组成,十字中心有七个接口连接压缩空气管道。当...的时候机器人当“腿”充满气体时,“腿”会弯曲和膨胀。当四条受控的“腿”依次伸缩时,就可以实现了。机器人的运动。
至于软件手,在市场上已经初具规模,比如北京莱茵德机器人各种各样的柔性手被开发出来,如紧凑型柔性手爪、周向可调手爪、对称可调手爪等。业务领域包括食品、化妆品、不规则注塑件、家具行业、小型物流等。分拣、生鲜、玻璃制品、3C工业等。,已远销加拿大、美国、瑞典、日本、韩国、台湾省、香港外地的企业。
笔者认为,软件手的市场潜力相当可观。和软件机器人由于其底层理论的空白,目前还主要在大学实验室进行试用,离商业应用还很远,而且一旦软件机器人其底层理论已经突破,市场应用潜力也相当可观。