精准抓手

2015年4月23日文章 

精准抓手  | 图像 Festo, Würth Elektronik, IMS Chips

研究人员在联合科研项目KoSiF(Komplexe Systeme in Folie,薄膜中的复杂系统)中为机械抓手开发“感觉器官”。为此,项目参与者在薄膜中嵌入电子部件。在这之前,这些传感器具有刚性,因此很难在弯曲表 面上进行固定。与此相对,全新系统也可安装在具有柔性的灵活物体上。借助这一智能传感器系统,可对抓手的合理抓取力度进行评估,并识别被抓取物体的尺寸。 这一抓手极为精准,可以更有针对性地抓取不同物体,并通过传感器进行评估。

具有自适应抓手的展品得以开发

与众多学术界与工业界合作伙伴一起,费斯托自2013年开始对这一项目进行研究。在首个项目阶段,研究人员开发出一款名为“智能皮肤1号” (Smart Skin 1)的应用展品。自适应抓手承担基础作用,这同样应用在费斯托仿生搬运助手当中。这一抓手由三个带有Fin Ray Effect®的灵活手指构成,可以适应不同物体。

“首个展品的目的在于,为抓手装备带有集成应变传感器的薄膜,此传感器以超薄硅芯片为基础。它可以根据抓手手指在抓取时的形状变化进行调整,”费斯托研究项目负责人Stefan Saller解释道。

三项复杂薄膜系统

在项目第二部分,科研人员设计了一项全新展品。它由三套独立的功能性薄膜系统构成。第一个薄膜——SmartSense——包含四个超薄芯片,用于 应变测量。“由于抓手具有自适应性,因此在抓取过程中将发生变形。由此产生应变,并由智能测量系统进行感测与精确测量。同时,此系统还具有其他功能,如模 拟信号处理与数字操作,”Stefan Saller说道。第二层薄膜——SmartInkSense——以印刷应变测量条为基础;第三层薄膜名为“SmartView”,具有柔性显示器。在此 显示器上可以读取无线电信号强度、电池电平以及抓取状态等信息。所有三个系统具有一个无线电接口,通过这一接口,系统可在传感器薄膜与基站之间交换测量与 配置数据。安装在三套系统中的超薄控制芯片操控各项功能。此外,系统还具有SPI接口,由此可以交换配置数据。

这项由德国联邦教育与研究部资助的项目计划于2016年中期结束。抓手的一项潜在应用领域为食品工业。通过可控自适应抓取,抓手可以安全采摘农作物。这一全新发明在工业领域同样具有广泛应用性,众多应用可以从自适应抓手的独特特性中受益。

如何对抓取过程进行监控,请观看以下视频(来源:费斯托、伍尔特电子、斯图加特微电子研究所)

上方封面图片: Festo, Würth Elektronik, IMS Chips