Robotkontrolsystem til at gribe og slippe genstande under både tørre og våde forhold

Industrirobotter er nu meget udbredt og er uundværlige i bilfremstilling og på andre områder. Konventionelle robothænder er velegnede til at gribe faste faste genstande, hvorimod det ikke er let at tage fat i komplicerede genstande eller forsigtigt at tage fat i bløde genstande. Det er også nødvendigt, under forskellige forhold, at reagere på fysiske egenskaber ved genstande såsom overfladekarakteristika:tør, våd, etc.

En fingerspids med blød overflade på en robothånd er deformerbar og kan ret let gribe fat i en genstand med kompliceret form, da kontaktområdet kan forstørres ved overfladedeformation som reaktion på objektformen. Bløde fingerspidser er meget effektive til at gribe bløde genstande; selv tofu kan fattes. Generelt, imidlertid, overfladefriktionen af ​​blødt materiale er høj, hvilket gør udgivelsen sværere. Det er også svært at frigive genstande til ønskede positioner, især i tilfælde, hvor arbejdsrummet er snævert.

En gruppe ledet af prof. Tetsuyou Watanabe ved Kanazawa University har forsket i kontrolteknologi til at gribe objekter ved fingerspidserne af robothænder. I nærværende undersøgelse, gruppen havde til formål at udvikle et friktionskontrolsystem. Gruppen brugte de bløde fingerspidser af en robothånd til at gribe genstande; frigivelse blev opnået ved at påføre (injicere) et smøremiddel. I dette studie, absolut ethanol (> 99,5 %) blev brugt som smøremiddel, da ethanol er kemisk sikkert og let at tørre, og da dens overfladespænding er lav.

Som det ses i figur 1, en nitrilgummifilm blev bundet til siderne af fingerspidsfundamentet for at skabe et rum til påfyldning med kædesavsolie for at lave en "flydende fingerspids." Derefter blev en silikone "tekstur") bundet til at belægge gummifilmen; materialet i "teksturen" var en silikoneforsegling med slidser, hvis interval var 1,5 mm, vinkelret på belastningsretningen. Slidserne blev indført for mere friktion under en vandvåd tilstand og for smøremiddelspredning. Med denne flydende fingerspids, genstande af forskellige materialer brugt til køkkenredskaber blev grebet, og det blev verificeret, at ved påføring af smøremidlet, friktionen var faktisk reduceret (figur 2). Friktionen blev reduceret under både tørre og våde forhold, hvorimod en sådan smørende effekt ikke blev observeret under en olieagtig tilstand.

Næste, der blev udført en simulering af bokspakning som vist i figur 3. En papirkasse blev grebet med to væskefingerspidser fra begge sider. Den ovenfor beskrevne "tekstur" blev bundet til hver væskefingerspids. Stabilt greb blev bekræftet ved at lægge en vægt på papirkassen. Efter fjernelse af vægten, smøremiddel blev sprøjtet ind i begge væskefingerspidser, hvilket forårsagede en nedadgående glidning af papirkassen på ret kort tid (mindre end 2,5 s), så papirkasseemballeringsopgaven blev afsluttet (figur 3). Som vist her, en "tekstur" af høj friktion blev bundet til væskefingerspidsen, og indsprøjtning af et smøremiddel (her, absolut ethanol) reducerede friktionen. Dermed, frigivelse og placering af en genstand i en ønsket position blev opnået ved at kontrollere friktionen uden at flytte fingerspidserne.

I dette studie, det blev verificeret, at objekter, der greb med bløde overfladevæskefingerspidser med høj friktion, kunne kontrolleres ved at påføre et passende smøremiddel. Det er, imidlertid, nødvendigt at lave flere eksperimenter under forskellige forhold for at anvende den nuværende styringsteknologi til fremstillingsmiljøer. Ikke desto mindre, denne undersøgelse forventes at være et skridt fremad for at realisere arbejdsautomatisering af, for eksempel, gribe og frigive genstande i et snævert rum.