IT之家 3 月 10 日消息，在當(dāng)今工業(yè)自動化領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，但傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)面臨著能耗高、噪音大、體積笨重以及與人類協(xié)作安全性不足等諸多問題。近日，德國薩爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)重大突破，開發(fā)出一種新型機(jī)器人夾持系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采用形狀記憶合金（SMAs）技術(shù)，將能耗大幅降低了 90%，同時(shí)具備高效節(jié)能、安靜、輕量化等顯著優(yōu)勢。
據(jù)IT之家了解，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人通常依賴壓縮空氣（氣動系統(tǒng)）作為動力源，這不僅消耗大量電能，還存在噪音大、體積龐大、難以適應(yīng)復(fù)雜任務(wù)以及與人類近距離協(xié)作時(shí)安全性不足等問題。據(jù)薩爾大學(xué)發(fā)布的新聞稿稱，傳統(tǒng)機(jī)器人夾持器往往重量較大，其活動部件會隨著時(shí)間推移而磨損，且通常執(zhí)行單一、重復(fù)的運(yùn)動模式，這限制了其在小型化和精細(xì)化操作方面的潛力，實(shí)現(xiàn)小型夾持器系統(tǒng)尤為困難。
薩爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)由斯特凡?西勒克教授和保羅?莫茨基教授領(lǐng)導(dǎo)，他們開發(fā)的新型機(jī)器人夾持系統(tǒng)采用鎳鈦合金制成的形狀記憶合金。這種合金具有獨(dú)特的記憶功能，當(dāng)通入微弱電流時(shí)，金屬會因加熱而收縮；電流切斷后，金屬冷卻并恢復(fù)到原始形狀。研究團(tuán)隊(duì)將這些合金制成直徑僅 0.5 毫米的細(xì)絲束，每根細(xì)絲能夠承受高達(dá) 10 公斤的重量而不斷裂。
據(jù)研究團(tuán)隊(duì)稱，形狀記憶合金在已知的驅(qū)動技術(shù)中擁有最高的能量密度，能夠在極小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的運(yùn)動能力?？茖W(xué)家們利用這種合金細(xì)絲束構(gòu)建了類似人工肌肉的機(jī)器人夾持器，通過施加電脈沖使細(xì)絲收縮，從而產(chǎn)生運(yùn)動。團(tuán)隊(duì)開發(fā)了鉗式夾持器和真空夾持器兩種類型以測試該技術(shù)，鉗式夾持器類似鑷子，能夠快速、精準(zhǔn)地抓取工件，并且在抓取后無需持續(xù)供電即可保持夾持狀態(tài)；真空夾持器則由帶有吸盤的柔性手指組成，通過形狀記憶合金控制的小圓盤翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生真空吸力，僅需短暫的電脈沖即可完成操作。
這種新型夾持系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)勢在于其僅需短暫的電脈沖供電，而非持續(xù)的電力供應(yīng)。一旦物體被抓取，便無需額外能量維持夾持狀態(tài)。此外，該系統(tǒng)無需額外傳感器，形狀記憶合金細(xì)絲通過電阻力即可提供位置反饋，并借助人工智能驅(qū)動的控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操作。
新型夾持器的設(shè)計(jì)使其體積小巧、重量輕，便于集成到狹小空間中，并且在人類工人周圍使用更加安全。它們易于編程，能夠快速適應(yīng)不同形狀的物體和任務(wù)，甚至可以在操作過程中即時(shí)調(diào)整。由于沒有嘈雜的壓縮空氣和易磨損的機(jī)械部件，該系統(tǒng)特別適合在潔凈室環(huán)境中使用。
該技術(shù)有望顯著降低工業(yè)制造的成本和環(huán)境影響，通過大幅減少能源消耗，使機(jī)器人變得更加多功能、緊湊且對工人友好，其還能夠解鎖因傳統(tǒng)機(jī)器人夾持器的尺寸、重量和能耗限制而無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用場景。
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