Захват для отвертки имитирует два

Фото предоставлено EvilWata, Creatas Video+ / Getty Images Plus

Исследователи разработали робота-рабочего органа, который может поднимать винт, удерживать его на месте и приводить в движение. Фото любезно предоставлено Корейским институтом промышленных технологий

Завинчивающая часть рабочего органа предназначена для приложения постоянного контактного усилия без датчика силы, используя гибкую структуру связи. Фото любезно предоставлено Корейским институтом промышленных технологий

Чтобы протестировать свой рабочий орган для робота-отвертки, исследователи разработали роботизированную ячейку для сборки деревянного стула. Камера оснащена тремя коботами. Два кобота, оснащенные стандартными захватами, удерживают части стула на месте, а третий кобот, оснащенный рабочим органом для завинчивания, устанавливает винты. Фото любезно предоставлено Корейским институтом промышленных технологий

Вставка представляет собой пятиэтапный процесс: определите положение и размер винта или дюбеля с помощью машинного зрения; захватить деталь; совместите деталь с отверткой или наконечником вставки; совместите деталь с отверстием; и вверните винт или вставьте дюбель. Фото любезно предоставлено Корейским институтом промышленных технологий

Гибкая связь установлена ​​с обеих сторон завинчивающего пальца. Его форма делает его податливым элементом. Гибкая связь позволяет водителю поддерживать контактное усилие без точного регулятора силы. Фото любезно предоставлено Корейским институтом промышленных технологий

Чтобы автоматизировать задачу сборки, требующую двух рук, у инженеров есть два варианта: один робот, оснащенный устройством смены инструмента, или два робота. Теперь, возможно, скоро появится третий вариант. Мы разработали единый инструмент на конце рычага, который может одновременно удерживать на месте деталь, например дюбель или длинный винт, и одновременно устанавливать ее.

Сборка мебели — хороший пример приложения, которое может извлечь выгоду из такого рабочего органа. Рассмотрим процесс сборки типичного стула из ИКЕА. Многие шаги включают в себя удерживание одной детали, например ножки, и вставку другой детали, например штифта или винта. Было бы значительно неэффективно автоматизировать каждый этап сборки с использованием нескольких роботов.

Стандартным захватам с двумя или тремя пальцами не хватает степени свободы или контроля для выполнения всех трех задач — захвата винта, его удержания и закручивания.

В нескольких исследованиях рассматривалась возможность использования антропоморфного захвата для таких задач. Поскольку конфигурация суставов аналогична конфигурации суставов человеческой руки, эти захваты обладают высокой степенью свободы и универсальности. Одно исследование показало, что такой захват можно использовать для поворота шестигранного ключа, если инструмент уже зацепился за застежку. Захват не может выполнить весь процесс завинчивания.

Мы разработали роботизированный захват для завинчивания винтов, который имитирует сборку двумя руками человеком.

Чтобы манипулировать небольшими предметами, люди используют щипковый захват. Для больших предметов или предметов, требующих большой силы, используют силовой захват. Манипуляции руками необходимы для ущипывания. Напротив, силовой захват вращается или меняет направление с помощью запястий или рук, поскольку степень свободы пальцев ограничена. Чтобы закрутить винт, человек зажимает винт двумя или тремя пальцами, чтобы совместить его с отверткой и отверстием. Затем другой рукой он использует силовой захват, чтобы закрутить винт с помощью инструмента.

Наш захват для отверток выполняет обе эти функции одновременно. Один рабочий орган разделен на две части: одну для захвата винта, а другую для его приведения в движение.

Захватывающая часть может захватывать такие предметы, как шурупы и дюбеля. Он состоит из двух пальцев и совместной конфигурации крен-рыскание-тангаж-тангаж. Рыскательный сустав выполняет роль пронации и супинации запястья человека. Шарнир ролика обеспечивает как зажимающее, так и подъемное движение. На кончиках пальцев имеется V-образная выемка для работы с небольшими цилиндрическими предметами, например винтами. Паз помогает выровнять винт в вертикальном направлении без дополнительных манипуляций. Это также предотвращает соскальзывание винта.

Чтобы закрутить винт, человек берет инструмент и вращает его запястьем или рукой. В то же время он нажимает на крепеж с такой силой, чтобы инструмент не отделился от головки винта. Завинчивающая часть нашего рабочего органа выполняет эту роль с помощью пальца, заворачивающего двигателя и гибкого звена.