機(jī)器人控制系統(tǒng) 用于在干燥和潮濕條件下抓取和釋放物體

工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在被廣泛使用，并且在汽車(chē)制造和其他領(lǐng)域中是必不可少的。傳統(tǒng)的機(jī)器人手適合于抓住固定形式的硬物，而不容易抓住復(fù)雜的物體或輕柔地抓住柔軟的物體。在各種條件下，還必須響應(yīng)物體的物理特性，例如表面特性：干燥，潮濕等。

機(jī)器人手的軟表面指尖是可變形的并且可以相當(dāng)容易地抓住復(fù)雜形狀的物體，因?yàn)榻佑|區(qū)域可以通過(guò)響應(yīng)于物體形狀的表面變形而擴(kuò)大。軟表面指尖在抓取柔軟物體方面非常有效; 甚至可以把豆腐抓住。然而，通常，軟材料的表面摩擦很高，這使得釋放更加困難。將物體釋放到期望的位置也是困難的，尤其是在工作空間狹窄的情況下。

由金澤大學(xué)Tetsuyou Watanabe教授領(lǐng)導(dǎo)的小組一直在研究用機(jī)器人手指尖抓取物體的控制技術(shù)。在本研究中，該小組旨在開(kāi)發(fā)一種摩擦控制系統(tǒng)。該小組使用機(jī)器人手的柔軟指尖抓取物體; 通過(guò)施加(注入)潤(rùn)滑劑完成釋放。在該研究中，使用無(wú)水乙醇(> 99.5%)作為潤(rùn)滑劑，因?yàn)橐掖荚诨瘜W(xué)上是安全的并且易于干燥，并且因?yàn)槠浔砻鎻埩Φ汀?/p>

EMSFC在各種實(shí)驗(yàn)條件下。目標(biāo)材料是聚丙烯。通過(guò)圖1中所示的流體指尖抓住聚丙烯物體，并測(cè)量等效的最大 - 靜摩擦系數(shù)(EMSFC)* 2)以顯示潤(rùn)滑劑的效果。(i)干燥：(ii-1)干燥，在抓取前注入潤(rùn)滑劑：(ii-2)干燥，抓住后注入潤(rùn)滑劑：(iii)用水潤(rùn)濕：(iv-1)用水潤(rùn)濕，在抓住前注入潤(rùn)滑劑： (iv-2)用水潤(rùn)濕，抓住后注入潤(rùn)滑劑：(v)用鏈鋸油涂油：(vi-1)油性用鏈鋸油，在抓住前注入潤(rùn)滑劑：(vi-2)油性用鏈鋸油，抓握后注入潤(rùn)滑劑。在干燥和潮濕條件下驗(yàn)證了潤(rùn)滑劑無(wú)水乙醇的效果。圖片來(lái)源：金澤大學(xué)

如圖1所示，將丁腈橡膠薄膜粘合到指尖基礎(chǔ)的側(cè)面，以形成填充鏈鋸油的空間，從而形成“ 流體指尖”。然后粘合硅樹(shù)脂“ 紋理 ”以涂覆橡膠膜; “質(zhì)地”的材料是帶有狹縫的硅酮密封膠，其間隔為1.5mm，垂直于負(fù)荷方向。在水濕條件下引入狹縫以獲得更大的摩擦并且潤(rùn)滑劑擴(kuò)散。使用這種流體指尖，抓住用于廚房用具的各種材料的物體，并且證實(shí)在施加潤(rùn)滑劑時(shí)，摩擦力確實(shí)減小(圖2)。在干燥和潮濕的條件下，摩擦力都會(huì)降低，

接下來(lái)，如圖3所示進(jìn)行盒子包裝任務(wù)模擬。從兩側(cè)用兩個(gè)流體指尖抓住紙盒。將上述“紋理”粘合到每個(gè)流體指尖。通過(guò)在紙箱上放置重物來(lái)確認(rèn)穩(wěn)定的抓握。除去重物后，將潤(rùn)滑劑注入兩個(gè)流體指尖，這導(dǎo)致紙箱在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)(小于2.5秒)向下滑動(dòng)，從而完成紙箱包裝任務(wù)(圖3)。如此處所示，高摩擦的“質(zhì)地”粘合到流體指尖，并且注入潤(rùn)滑劑(這里是無(wú)水乙醇)減少了摩擦。因此，通過(guò)在不移動(dòng)指尖的情況下控制摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)將物體釋放和放置在期望位置。

在該研究中，證實(shí)了通過(guò)施加合適的潤(rùn)滑劑可以控制具有高摩擦力的軟表面流體指尖的物體抓取。然而，有必要在各種條件下進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)，以便將當(dāng)前的控制技術(shù)應(yīng)用于制造環(huán)境。盡管如此，這項(xiàng)研究預(yù)計(jì)將是實(shí)現(xiàn)工作自動(dòng)化的一個(gè)進(jìn)步，例如，在狹窄空間中抓取和釋放物體。