工业机器人太笨?西门子的这项研究试图让机器人变聪明

在工业领域,机器人和自主机器正变得越来越重要。在未来,它们将继续为人类分担压力,帮助人们完成工作。

然而,这个过程并不总是顺利的,因为无论这些技术帮手现在有多么优秀,它们仍然缺乏一些重要的能力,例如做出自发性或独立性动作。这些能力是人类与生俱来的,但对机器来说,实现起来却非常困难。

为了解决这个问题,西门子中央研究院的专家正在研究一种名为执行器的驱动元件以及驱动系统的功能一体化。他们希望能优化机器人和自主机器,以改善它们与人类的合作。

工业机器人太笨?西门子的这项研究试图让机器人变聪明

人类的手是非常灵巧的,西门子的研究人员想让机器人系统也变得如此灵巧。

这些功能可以以机电一体化技术为基础。机电一体化技术结合了机械、电子和信息技术,可打造面向驱动系统及其应用的全新解决方案。西门子中央研究院的Rolf Hellinger表示:“人类及其众多不同的能力为我们提供了基准。”目前,Hellinger正与他的研究小组一起在西门子内开展优化面向工业应用的机器人技术的工作。

工业机器人太笨?西门子的这项研究试图让机器人变聪明

半自主式拟人机械手可在工业领域开辟新道路

在未来,机电一体化技术将掀起制造业革命

在未来,自主合作式机器无疑将承担起越来越多的工业制造任务。从简单的装配工作,到全自主运行及独立学习新任务,其技能范围十分广阔。机电一体化系统研究小组负责人Georg Bachmaier表示:“我们想将机电一体化领域和机器人领域的技术整合到西门子的业务中。”

电磁系统研究小组负责人Markus Klöpzig说:“我们需要让机器的动作既富有力量,又足够快速灵活。”与此同时,机器还必须有很高的动作灵敏度,且像人类肌肉骨骼系统一样强健。Bachmaier指出:“想想看,人手是多么灵巧能干!它既拿得起电钻,又拿得稳生鸡蛋。”

机器要想掌握这样的能力就需要配备定制的执行器,例如将信号转换为机械动作或压力等其它物理属性的技术。此外,研究人员将需要高效且高度集成的传动系统和机器,以便开发和整合新的机器人功能。下文的案例可以展示这是如何完成的。

工业机器人太笨?西门子的这项研究试图让机器人变聪明

Aristide Spagnolo等来自西门子中央研究院的专家正在研究如何借助智能散热概念来提高驱动

向自然与人类学习

西门子中央研究院的专家正在研发比之前的系统更加轻巧的柔性机电一体化功能模块。电动轮驱动装置就是其中一个例子,它将为移动式自主机器的自动化铺平道路。可以想见,在未来,这类解决方案将允许人类通过手势或语音指令来控制机器。当然,确保人类和机器的安全始终是重中之重。

人体肌肉也可以为具备新属性的驱动系统提供参考。在人体里,肌肉群可以通过整合大量细微而快速的动作来产生巨大的力量并完成复杂的运动。西门子中央研究院的研究人员正以此为模型进行研发工作。他们使用了多项技术,其中就包括压电执行器,其效率是电力驱动系统的8倍左右,且功率密度堪与人类肌肉相媲美。通过将这样的执行器与微型液压系统相结合,研究人员能够模仿肌肉属性,将机器的诸多细微动作连贯起来。

工业机器人太笨?西门子的这项研究试图让机器人变聪明

在工业领域,机器人和自主机器正变得越来越重要。研究人员需要借助高效驱动系统来扩展和改进机器的功能。

未来工业驱动技术的散热概念

压电驱动系统的优点是,当输出功率很低但力量要求很高时,它们尤为高效。常规电磁驱动系统更适用于输出功率约为30瓦及更高的应用。驱动系统必须具备高性能,同时还要质量轻、外形小巧。这种系统的缺点是它们很快就会变得很热,而这会损害驱动系统的效率并减少它的使用寿命。正因如此,研究人员开展了一系列项目以查明电机绕组的油冷系统以及绕组整体对驱动系统性能的影响等问题。

与标准驱动系统相比,高效的散热系统和功能性集成可以大幅提升功率密度。一体化机器的概念减少了所需接口的数量,这有助于打造分布式工业设施。Klöpzig表示:“在未来, 为满足不断增长的对人机合作交互的需求,驱动系统和机器人需要变得更智能、高效,而传感器网络就是至关重要的组件。从这一角度上来讲,我们将为未来的工业驱动技术创造前提条件。”

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据