德國團隊開發出全新真空吸盤,不需壓縮空氣即可拾取物體

昨天08:15 上傳下載附件 (74.23 KB)夾爪(Gripper)是工業機器人應用中非常重要的一環,近期德國薩爾蘭大學團隊運用智慧型材料開發出一種全新的真空吸盤,不需要壓縮空氣、只要一個短暫的電流脈衝就能夠拾取物體。真空吸盤在工業產線中經常可見,它們通常被用於分揀、輸送那些表面平滑和平坦的物體,但因為必須壓縮空氣來進行抓放,使用真空吸盤往往是非常吵雜的,再加上輔助設備笨重,整個系統系統不但不靈活也會消耗大量的能量增加成本。但薩爾蘭大學機電工程與自動化技術中心(ZeMA)教授 Stefan Seelecke 所開發的真空吸盤與過去完全不同,它不需要任何額外的電動或氣動驅動系統,只需要一個微小的電流脈衝即可產生真空狀態,即使需要長時間或以特定角度抓住物體,吸盤也不需要額外的電力耗費才能進行。Phys.org 報導指出,這種真空吸盤非常輕巧、適應性強、生產成本低且無噪音,之所以能夠具有這些特殊優點,是因為團隊採用了一種具備形狀記憶的導線,能夠像肌肉纖維一樣繃緊或放鬆,同時這些導線也具備感測器的功能,在吸盤需要重新調整時提供資訊。所謂的形狀記憶,指的是材料在被迫變形後仍能回復到原本形狀,而這正是這種真空吸盤運用的鎳鈦合金(nickel-titanium)導線所具備的特性。Seelecke 解釋,當電流通過這種合金製成的導線,在溫度提升、晶格結構轉變之下,導線的長度縮短,在電流停止後則會恢復原狀,也就是說根據電流是否流動,超細導線將會像肌纖維一樣收縮和放鬆。「在所有已知的驅動機制中,這些形狀記憶的導線具有最高的能量密度(energy density),這也使得它們能夠在有限的空間中進行有力的運動。」為了打造真空導線,研究人員將纖維束以類似環肌的肌肉組成方式放在薄金屬圓盤周圍,圓盤則貼在平坦光滑的表面的橡膠膜上,當施加電流脈衝後導線收縮,圓盤便會翻轉位置。而圓盤在翻轉時便會拉動薄膜,進而產生強大、穩定的真空,由於導線捆紮在一起,而極細的金屬絲又提供了很大的表面積讓熱量的傳遞變得十分迅速,導線產生的動作將能非常有力和快速。因為鎳鈦合金具有感測特性,導線將可以提供使用者所有必要的資訊,像是電阻數據便與導線變形程度精確相關,控制器通過數據就可以隨時了解導線的確切位置,進而判斷物品是否有被牢牢固定住,也可以在發生故障或材料疲勞時發出警告。目前這個真空吸盤已經可以穩固的抓住數公斤的物體,團隊正在持續開發並改良這項技術,研究人員 Felix Welsch 認為只要在大型吸盤中使用更多導線,夾持力將有望再往上提升。分享收藏0分享

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