Vielseitige Greiferkonfigurationen durch einen Einzelmotor-Robotergreifer mit Mehrfachoberflächen-Fingern

Core Concepts

Ein neuartiger Robotergreifer mit variablen Greiferkonfigurationen, der mit einem einzigen Motor sowohl Öffnen/Schließen als auch Drehung der Finger zur Änderung der Greiferkonfiguration ermöglicht.

Abstract

Die Studie präsentiert einen neuartigen Roboterparallel-Greifer, der die Fingerflächen ändern und mehrere Greiferkonfigurationen mit einem einzigen Motor konstruieren kann. Der Greifer verfügt über Finger mit mehreren unterschiedlichen Oberflächen. Durch Rotation der Finger in Längsrichtung können die Fingerflächen, die auf das Zielobjekt ausgerichtet sind, verändert werden. Der vorgeschlagene Greifer mit zwei Fingern verfügt über drei bzw. vier Oberflächen, was insgesamt neun mögliche Greiferkonfigurationen ergibt. Um die beiden Bewegungen (Öffnen/Schließen und Drehung) mit einem einzigen Motor zu ermöglichen, wurde ein Selbstbewegungsumschaltmechanismus mit Magneten entwickelt. Dieser Mechanismus wechselt automatisch zwischen den beiden Bewegungen, wenn der Greifer vollständig geöffnet ist. Die Leistungsfähigkeit des Greifers wird experimentell demonstriert.

Stats

Die Greiferkraft 𝑓𝑓 𝑔3𝑆𝑆 des 3S-Fingers lässt sich aus dem Motormoment 𝜏𝜏𝑚𝑚 gemäß 𝑓𝑓 𝑔3𝑆𝑆= 𝜏𝜏𝑚𝑚/𝑟𝑟 𝐼𝐼𝐼𝐼 berechnen. Die Drehung des Fingerkörpers 𝜃𝜃𝐹𝐹𝐹𝐹 ist mit der Motorrotation 𝜃𝜃𝑚𝑚 über 𝜃𝜃𝐹𝐹𝐹𝐹3𝑆𝑆= 𝑟𝑟 𝑔1 𝑟𝑟 𝑔3𝑆𝑆 𝑟𝑟 𝐼𝐼𝐼𝐼 𝑟𝑟 𝑠𝑠𝑠𝑠 𝜃𝜃𝑚𝑚 verknüpft. Der Winkel Δ𝜃𝜃𝑠𝑠𝑠𝑠 für den Wechsel zwischen den Fingeroberflächenkonfigurationen beträgt 108,5°.

Quotes

Das magnetische Drehmoment 𝜏𝜏𝑀𝑀𝑀𝑀 erreicht sein Maximum bei 𝜃𝜃𝐹𝐹𝐹𝐹= 2,7°. Wenn |𝜏𝜏3𝑆𝑆| = |𝛼𝛼1𝜏𝜏𝑚𝑚/𝑟𝑟 𝐼𝐼𝐼𝐼| > |𝜏𝜏𝑀𝑀𝑀𝑀 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚| ist, wird die Drehung des Fingerkörpers ausgelöst.

Key Insights Distilled From

Single-Motor Robotic Gripper with Multi-Surface Fingers for Variable Grasping Configurations

by Toshihiro Ni... at arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.16320.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte der Greifer für das Handling sehr empfindlicher Objekte weiter optimiert werden?

Um den Greifer für das Handling sehr empfindlicher Objekte weiter zu optimieren, könnten verschiedene Ansätze verfolgt werden. Hinzufügen von Sensorik: Die Integration von Sensoren wie Kraftsensoren oder Tastsensoren könnte dem Greifer ermöglichen, die Greifkraft entsprechend anzupassen, um Beschädigungen an empfindlichen Objekten zu vermeiden. Implementierung von Feinsteuerung: Durch die Implementierung einer Feinsteuerung könnte die Genauigkeit und Präzision des Greifers verbessert werden, um eine sanfte Handhabung empfindlicher Objekte zu gewährleisten. Verwendung von weichen Materialien: Die Verwendung von weichen Materialien oder einer Art von Dämpfungselementen an den Greiffingern könnte dazu beitragen, den Druck auf empfindliche Objekte zu reduzieren und somit Schäden zu minimieren.

Welche Auswirkungen hätte eine Erhöhung der Anzahl der Fingerflächen auf die Komplexität und Leistungsfähigkeit des Greifers?

Eine Erhöhung der Anzahl der Fingerflächen würde sowohl die Komplexität als auch die Leistungsfähigkeit des Greifers beeinflussen. Komplexität: Mit einer höheren Anzahl von Fingerflächen würde die Mechanik des Greifers komplexer werden, da mehr Oberflächen und Bewegungsmöglichkeiten berücksichtigt werden müssten. Dies könnte die Herstellung und Wartung des Greifers komplizierter machen. Leistungsfähigkeit: Eine erhöhte Anzahl von Fingerflächen würde dem Greifer eine größere Vielseitigkeit bei der Handhabung verschiedener Objekte bieten. Durch die Möglichkeit, mehrere Konfigurationen anzunehmen, könnte der Greifer eine breitere Palette von Objekten effizienter und präziser greifen.

Welche anderen Anwendungen außerhalb der Robotik könnten von einem solchen Greifer mit variablen Konfigurationen profitieren?

Ein Greifer mit variablen Konfigurationen könnte auch in anderen Anwendungsbereichen außerhalb der Robotik von Nutzen sein: Montage in der Fertigung: In der Fertigungsindustrie könnte ein solcher Greifer dazu beitragen, verschiedene Teile mit unterschiedlichen Formen und Größen effizient zu handhaben und zu montieren. Medizinische Anwendungen: In der Medizin könnte ein Greifer mit variablen Konfigurationen bei der Handhabung empfindlicher medizinischer Geräte oder Instrumente hilfreich sein, um Schäden zu vermeiden. Lebensmittelindustrie: In der Lebensmittelindustrie könnte ein solcher Greifer dazu beitragen, empfindliche Lebensmittelprodukte wie Früchte oder Gebäck schonend zu handhaben, um Beschädigungen zu vermeiden.