隨著各個行業(yè)中自動化和機器人技術的迅猛發(fā)展，人們對機器人抓爪的要求越來越高。通過使用聲懸浮力，瑞士科學家近日開發(fā)出了一種無損傷和無污染的非接觸式機器人抓手，用于處理高度易碎的物體。

蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員開發(fā)出了一種超聲波抓取器，通過聲波懸浮，該抓取器可以在零接觸的情況下拾起和操縱小物體。這使得機器人能夠處理易碎物品，例如精密手表零件。

這款設備由前ETH博士生馬塞爾·舒克（Marcel Schuck）制作，作為其ETH先鋒獎學金的一部分，該原型機由一個實驗室工作臺機械臂和一對3D打印的半球組成，這對半球形裝置可以連接到載有微芯片的電路板上。

Marcel Schuck在抓手的兩個半球形區(qū)域內安裝了非常小的揚聲器陣列，并配套了ETH博士生MarcR?thlisberger編寫的軟件，通過控制一系列微型揚聲器，它們可以非常精準地控制超聲波的頻率和聲壓。

這種設計會產(chǎn)生某種壓力波，可以將物體支撐起來，或者通過來自多個方向的壓力波，使得物體保持在適當位置或控制其移動。

實際上這項無接觸抓握技術是基于Schuck的項目“No-Touch Robotics”。Schuck的項目基于一種已經(jīng)被開發(fā)了80多年的效應，并首次用于太空探索。

超聲波會產(chǎn)生人類看不見且無法聽到的壓力場。當聲波相互重疊時會產(chǎn)生壓力點，并且小物體可能會被困在這些點內。最終，它們就會漂浮在空氣中。

相較之下，常規(guī)的機械手容易損壞易碎物品，雖然這可以使用柔軟的橡膠狀抓手解決這個問題，但抓手很容易被污染，就像使用橡皮擦一樣。此外，這些柔軟的機械手能提供的定位精度非常有限。

目前該項技術的目的是實時更改其位置，而使懸浮物不會掉落到地面。ETH博士生MarcR?thlisberger正在研究這一特殊方面，他與Schuck和碩士生Christian Burkard在蘇黎世科技園共用一個實驗室進行這項研究。

非接觸的抓握原理也具有經(jīng)濟利益：使用常規(guī)機器人工作時，幾乎每種新形狀都需要使用不同的抓手。聲學抓手消除了對大量昂貴的高精度抓手的需求，甚至機械臂本身也不需非常精確，Schuck表示:“精確的位置取決于軟件控制的聲波?！?/p>

最初，Schuck希望利用他的ETH先鋒獎學金的資金來確定在實踐中如何部署機械手,主要目的是探索行業(yè)中潛在的應用領域。

這項創(chuàng)新技術可能會引起制表業(yè)的關注，因為高精度的微機械對于處理昂貴的微型零件至關重要。例如，齒輪先涂上潤滑劑，然后再測量該潤滑劑層的厚度。即使是最微弱的接觸也可能損壞潤滑劑薄膜。未來微型芯片的生產(chǎn)可能也是Schuck技術應用的領域。

Schuck也希望能找到一些感興趣的團體，通過合作進一步發(fā)展聲學抓爪。一方面，這應該有助于滿足現(xiàn)有的市場需求。另一方面，Schuck渴望使這項技術不僅在實驗室中工作，也能在現(xiàn)實世界中應用。如果能在2021年春季之前做到這一點，Schuck希望應該能夠根據(jù)自己的商業(yè)想法建立一家初創(chuàng)企業(yè)。
編輯：hfy