可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

机器人 2018年06月22日
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日本东北大学的多田隈建二郎副教授与在读博士生藤田政宏等组成的研发小组,新开发出了能抓取多种类型物体的机器人抓手(robot hand),可以抓取锋利的物体、形状复杂的物体以及脆弱的物体等。

以往的袋式抓手在抓取锋利物体时往往会破损(图1)。因此,无法在灾害现场用于开关破损的阀门(图2)、抓取瓦砾内的碎玻璃片以及钢筋外露的钢筋混凝土等,对于这些情况,要根据抓取的对象,将抓手更换成其他工具。此次的开发成果能大幅扩大抓取对象的范围,在提高灾后重建及工厂作业的效率和速度方面有望做出巨大贡献。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

<研究成果概要>

此次开发的机器人抓手的结构如图3所示。抓手为柔性袋状,并在袋内填充了粉末。抓取物体后,粉末部分变成真空状态,由此提高了抓手的刚性。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图3:机器人抓手的结构

如果袋子破损,这种柔刚切换功能就无法充分发挥作用,因此,以往的抓手不能抓取锋利物体。

1.研究抗切割性优异的袋状结构

因此,研发小组考虑采用能在保持柔性的情况下大幅提高抗切割性的防割布料作为袋子表面的材料。如图4所示,将防割布料做成顶端为半球形状的袋状,在表面涂覆防滑用硅橡胶,形成抗切割保护层。保持柔性的袋子形状,以及在袋子表面涂覆橡胶的模式和方法在本次的技术中是非常大的难点。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图4:具备抗切割性的布袋外观

由此,便可实现具备前所未有的极高抗切割性的机器人抓手,即使接触尖锐的物体或者用刀切割,袋子也不会破损(图5)。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图5:安装了抗切割布袋的机器人抓手

2.抓取实验

图6是开关多处破损且破损处形状锋利的阀门的动作实验。实验确认,如果使用以前的抓手,柔软的橡胶膜接触到破损阀门的锋利部分后会破损,而利用此次开发的方式,在未发生破损的情况下完成了开关作业。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图6:利用具备抗切割性的抓手机构开关破损的锋利阀门

另外,如图7所示,从钳头部抓取钳子的实验也取得成功。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图7:从钳头部抓取

利用该机器人抓手能抓取以前无法抓取的锋利物体、形状不规则物体及脆弱松软的物体,比如灾害现场破损的阀门、破碎的玻璃以及建筑物上外露的钉子和铁丝网等。

另外,该抓手的重量很轻,因此能配备于灾害现场使用的蛇型机器人,实现了要求高刚性的按按钮的动作、需要低推力的抓握把手的动作,以及打开配电盘的动作(图8)。

可抓取锋利物体的柔性机器人抓手

图8:应用于绳索状台架

提高抗切割性和耐久性不仅能使机器人抓手在灾害现场大展身手,还大幅提高了柔性机器人抓手在工厂生产现场的实用性,今后有望得到广泛应用。

文 客观日本编辑部

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