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2020年12月03日 | 研究人员开发出超声波抓取器 可隔空取物的非接触式机器人抓手
2020-12-03 来源：机器人大讲堂
随着各个行业中自动化和机器人技术的迅猛发展，人们对机器人抓爪的要求越来越高。通过使用声悬浮力，瑞士科学家近日开发出了一种无损伤和无的非接触式机器人抓手，用于处理高度易碎的物体。
苏黎世联邦理工学院的研究人员开发出了一种超声波抓取器，通过声波悬浮，该抓取器可以在零接触的情况下拾起和操纵小物体。这使得机器人能够处理易碎物品，例如精密手表零件。
这款设备由前ETH博士生马塞尔·舒克（Marcel Schuck）制作，作为其ETH先锋奖学金的一部分，该原型机由一个实验室工作台机械臂和一对的半球组成，这对半球形装置可以连接到载有微芯片的上。
Marcel Schuck在抓手的两个半球形区域内安装了非常小的扬声器阵列，并配套了ETH博士生MarcRöthlisberger编写的，通过控制一系列微型扬声器，它们可以非常精准地控制超声波的频率和声压。
这种设计会产生某种压力波，可以将物体支撑起来，或者通过来自多个方向的压力波，使得物体保持在适当位置或控制其移动。
实际上这项无接触抓握技术是基于Schuck的项目“No-Touch Robocs”。Schuck的项目基于一种已经被开发了80多年的效应，并首次用于太空探索。
超声波会产生人类看不见且无法听到的压力场。当声波相互重叠时会产生压力点，并且小物体可能会被困在这些点内。最终，它们就会漂浮在空气中。
相较之下，常规的机械手容易损坏易碎物品，虽然这可以使用柔软的橡胶状抓手解决这个问题，但抓手很容易被污染，就像使用橡皮擦一样。此外，这些柔软的机械手能提供的定位精度非常有限。
目前该项技术的目的是实时更改其位置，而使悬浮物不会掉落到地面。ETH博士生MarcRöthlisberger正在研究这一特殊方面，他与Schuck和硕士生Christian Burkard在苏黎世科技园共用一个实验室进行这项研究。
非接触的抓握原理也具有经济利益：使用常规机器人工作时，几乎每种新形状都需要使用不同的抓手。声学抓手消除了对大量昂贵的高精度抓手的需求，甚至机械臂本身也不需非常精确，Schuck表示:“精确的位置取决于软件控制的声波。”
最初，Schuck希望利用他的ETH先锋奖学金的资金来确定在实践中如何部署机械手,主要目的是探索行业中潜在的应用领域。
这项创新技术可能会引起制表业的关注，因为高精度的微机械对于处理昂贵的微型零件至关重要。例如，齿轮先涂上润滑剂，然后再该润滑剂层的厚度。即使是最微弱的接触也可能损坏润滑剂薄膜。未来微型芯片的生产可能也是Schuck技术应用的领域。
Schuck也希望能找到一些感兴趣的团体，通过合作进一步发展声学抓爪。一方面，这应该有助于满足现有的市场需求。另一方面，Schuck渴望使这项技术不仅在实验室中工作，也能在现实世界中应用。如果能在2021年春季之前做到这一点，Schuck希望应该能够根据自己的商业想法建立一家初创企业。
编辑：hfy
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