抓取夹持技术领导者SCHUNK|越来越赛博朋克的世界里,出现下一个机械手热潮！

世界越来越赛博朋克

2020年是魔幻的一年，不少人甚至感觉还没有好好体会这一年，时间就转瞬即逝。可是“新冠肺炎、火星探测、嫦娥挖土、美国大选、中国颁布民法典”等实实在在的事情却印刻在了2020年的时间轴上，永远不会被忘记。在这一年中，机器人、无人机的世界也发生了很多魔幻事件，同样被写在了2020年的时间轴上。

我们的时代突然开始重新流行起赛博朋克，因为我们意外发现这世界变得越来越赛博朋克。

下一个时代会怎样？在这个越来越赛博朋克的世界里能否出现下一个太空歌剧的时代，是不是有下一轮机器人的热潮？

疫情加速机器人的发展

“网抑云”在去年都发年度总结了，机器人世界有没有给你留下深刻印象的产品或场景？对于机器人世界来说，2020年普通但又不平凡。首先，由于疫情对于“非接触、消杀”场景的急切需求，加快了大量机器人上岗的脚步，送餐机器人、调酒机器人、巡逻机器人、消毒机器人迅速落地，成为了疫情防护大军中的重要一员。

机械手是集机械、电子、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机械手的主要发展方向如下：

（一）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。

（二）机械手控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

（三）机械手中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机械手则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。

（四）虚拟现实技术在机械手中的作用从仿真、预演向用于过程控制发展，如使遥控机械手操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机械手。

当代遥控机械手系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机械手走出实验室进入实用化阶段。

卡脖子的技术在哪里？

在过去的 50 年里，机器人在严格控制的工作条件下已经表现得非常好，例如在汽车装配线上。昆士兰科技大学澳大利亚机器人视觉中心（ACRV）的机器人研究员 Juxi Leitner 说：「你可以针对一项特定的任务建立一个机器人系统，比如捡起一个汽车零件。你确切知道要把某个部件放置到什么位置，机械臂需要达到什么位置；因为机器人已从同一个地方拾起同样的部件几百万次了。

在中国，制造业目前已取得了举世瞩目的成就，从落后挨打，到现在巨龙腾飞，中国制造人付出了巨大心血和努力。然而不可否认的是，中国目前许多产品仍然高度依赖进口，中国制造在这些领域的研发和生产依然存在难以攻破的技术难关。

机器手的技术难点

1、机械手之“脑”

机械手是工业机器人的最重要的部件之一，随着中国制造业逐步走向数字化、智能化对工业机器人的精度要求也越来越高。目前世界上最先进的KUKA工业机器人，凭借其灵活的机械手已经能和乒乓球世界冠军进行比赛，而我国依然无法生产高精度的机械手，导致我国工业机器人自主生产严重落后。一直以来，国内工业自动化控制领域PLC控制器（可编程逻辑控制器）几乎被国外巨头垄断。该产品应用广泛，可谓是“工业大脑”，也是智能制造的核心。但由于PLC控制器国产化率低，一旦遭到国外巨头禁售，国内制造业将遭受巨大冲击。

2.气动到电动实现高度柔性化

受益于工业机器人的发展带动，作为末端执行器的夹爪市场逐渐被外界关注，过去很长的一段时间内，气动夹爪一直是整个工业自动化的“必需品”，该领域诞生了众多的国际巨头厂商，如SMC、SCHUNK、Festo、Parker等，经过测算，全球制造业每年消耗掉模块化夹爪数量超过3000万个。

小编看一个工程师在论坛里的留言：气动虽然好处多多，但是，缺点也不少。无法精准控制动作，很难精细化操控。重载重负荷，有难度。曾经想用气缸做一个进棒料的顶杆，调大了，料头产生撞击有碰伤，调小了，顶不到位。后来放弃气动，用推杆电机了。气动夹爪的不足也在慢慢显现，那就是可实现抓取点位单一，同时对力的控制不够精细，已经不能满足一些多功能抓取的需求，而电动夹爪就应运而生。

相比于气动夹爪，电动夹爪起步虽然晚得多。但电动夹爪作为一种高度柔性化的生产工具，更加适配于当前产线对柔性的需求。经过数年的发展，电动夹爪的应用边界逐渐扩展，从机器人逐步延伸到工业自动化领域，新进厂商更是快速增加。末端执行器最核心的技术难点就在于通过指端的力传感、力反馈，确定搬运物体的位置和姿态，然后通过自锁设计，将末端夹爪的力传导到工业机械臂上。”

对于未来的研究计划长期目标是开发“一种系统，该系统可以执行与人类类似的抓握，而无需深入计算规划接触点或进行严格的稳定性分析，并且能够通过视觉和触觉反馈适应更多不同的对象。”未来，科研人员们将会进一步提高控制系统可靠性、快速性及机械手的适应性，从而更好的应用于机器人上，服务人类的生活。

综合因素影响机械手的发展

要实现机械手的灵巧运动控制，就要确保机器人运动的精确性和操作的平稳型。谭建荣认为，运动精确性问题，从技术上看就是如何实现工业机器人运动学精确建模与求解。使机器手运动具有平稳性，就要进行动力学的分析。因为理论上机器人的关节是一个点，实际上机器手的关节有间隙，运动副间隙引起的冲击与振动会影响机器人工作的平稳性。

同时作为工业机器人还面临布局多样性的问题。目前来说，工业机器人应用市场占比较多的行业是汽车（含汽车零部件、整车、汽车电子）、3c电子、金属加工。尤其是3c电子领域，产品更新换代的速度快，对于柔性要求、精度和速度就相对更高，使用工业机器人时就必须考虑如何布局设计快速地适应公司的新产品、新工艺。如果出现机器人不能适应产线调整，或者调试机器人耗费时间过长，甚至完全不匹配新产品的情况，那么引入机器人可能会带来更多成本。归根结底，还是要通过作业流程设计、运动学动力学设计以及它的精确性和平衡性的设计，从而让机器人变得更加柔性化，能够适应不同的产品生产模式。机器人的操作易用性也是一大问题。机器人的操作、控制开关和日常维护、保养等，所需高等技术人员的工资比不用机器人时普通操作工工资高。即使不考虑成本，由于国内机器人应用人才出现巨大缺口，对专业性的要求也比较高，想聘用到一名合格的工程师也非易事。这也是操作简单、易用性好的示教型机器人深受市场欢迎的原因。谭建荣认为，提高机器人的易用性，需要实现机器人的示教。

品牌推荐—SCHUNK

SCHUNK 公司于 1945 年由 Friedrich Schunk 创立，开始是一个机械车间，在其子 Heinz-Dieter Schunk 的领导下，现已发展成为抓取系统和夹持技术领域的专家和全球市场有力竞争者。客户群包括机械工程、机器人、自动化和装配搬运人员，以及主要的汽车品牌及其供应商。2012 年以来，传奇门将延斯·莱曼一直是 SCHUNK 团队的一份子，传达安全、精密抓取和夹持技术的品牌形象。

凭借 11,000 种标准组件， SCHUNK 一站式为全球市场提供类型广泛的抓取系统和夹持技术；凭借 2,550 种 SCHUNK 机械手，向市场提供全面的标准机械手组件产品系列。整个抓取系统组合包含超过 4,000 个组件。

应用视频

1、实验室、医疗和制药行业

容器、注射器和其他由塑料和玻璃制成的医疗物品通常表面非常光滑，非常适合用SCHUNK ADHESO夹持。在卫生敏感的环境中，使用ADHESO技术不需要额外功能，也无任何残留物。

2.电子行业

可用于例如印刷电路板的装配，或夹持整个晶圆或电路板，ADHESO机械手在抓取过程中不会产生机械脉冲，不会对工件造成损坏

产品选型

已批量生产的SCHUNK仿真 SVH 五指手几乎与人类的手一样完美。由于运动部件总共有 9 个驱动器，能够以高灵敏度执行各种抓取操作。弹性抓握表面保证了对物体的可靠抓握。电子装置完全集成在腕关节上。

应用领域

除了开启抓取和操作任务的全新领域之外，SCHUNK还为在五指机械手的手势基础上进行人与机器人的交流开创了无限可能。

ADHESO技术开发的一款新产品——ADHESO无源吸附式机械手。这款ADHESO机械手是通过分子间作用力（范德华力）来抓取和搬运各种工件，拥有ADHESO抓取技术带来的三大独特优势：

●  完全无痕

●  无机械力的灵敏抓取

●  无需任何能源供给