Манипулятор — это механизм, состоящий из соединённых подвижных частей (кинематических звеньев), которые преобразуют движение в действие захвата.

Для работы с компьютерным зрением в робототехнике нужны универсальные и эффективные решения, которые позволят захватывать и перемещать металлические объекты разных форм и размеров. Существующие разработки не полностью удовлетворяют потребности современных автоматизированных систем: некоторые из них слишком громоздкие и снижают грузоподъёмность робота-манипулятора, а другие не учитывают погрешность при сближении с объектом.

Учёные из МТУСИ предложили новое решение — пневматический магнитный захват для робота-манипулятора. Он может использоваться в процессах загрузки, разгрузки, укладки или раскладки ферромагнитных изделий.

Цель разработки — создать захватное устройство для роботов-манипуляторов, чтобы они могли работать с ферромагнитными деталями любой формы. Это позволит расширить сферы применения промышленных роботов и сделает их более универсальными.

Макет устройства протестировали в лабораторных условиях на роботе Kuka KR4 R600 в Центре робототехники МТУСИ.

Пневматический магнитный захват робота-манипулятора состоит из корпуса с поршнем и постоянным магнитом. Есть отверстия для подключения вакуумных магистралей.

Корпус выполнен из неферромагнитного материала, а постоянный магнит — из неодимового сплава. Магнит установлен на поршне с пазом под резиновый уплотнитель и защищён крышкой.

Захват крепится к роботу-манипулятору вертикально относительно его фланца. Крепление выполнено из лёгкого износостойкого материала. Шток, соединяющий корпус захвата и крепление робота-манипулятора, оснащён подпружиненным демпфером. Это позволяет увеличить допустимую погрешность при сближении с деталью.

Пневматический магнитный захват робота-манипулятора крепится на фланец с помощью пластиковой платформы и четырёх болтов.

Перемещается поршень с неодимовым магнитом по двум пневматическим магистралям, которые подключены через быстросъёмные цанговые штуцера. Для перемещения поршня в паз установлено уплотнительное кольцо.

Чтобы металлическая стружка не накапливалась на поверхности магнита, предусмотрена защитная крышка, закреплённая четырьмя болтами к алюминиевому корпусу.

При приближении к ферромагнитному изделию срабатывает подпружиненный демпфер: шток соединяет корпус захвата с креплением робота манипулятора, а пружина приводит в движение крышку, прикрученную к штоку. Во время захвата изделия по пневматической магистрали подаётся сжатый воздух, перемещая поршень к изделию.

При освобождении изделия по пневматической магистрали подаётся воздух, одновременно по другой магистрали воздух отбирается, возвращая поршень в исходное положение, – пояснила зав. кафедрой ИСУиА, профессор, д.ф.-м.н. Лилия Воронова.

Сотрудники кафедры ИСУиА МТУСИ провели испытания в вузе. Они показали, что захват имеет высокую удерживающую силу — 56 Н или 5,71041 кг при расстоянии до объекта 1 мм.

Грузоподъёмность робота, на котором проводили тестирование, составляет 4 кг. Это меньше максимальной грузоподъёмности захвата.

В отличие от других моделей, в этой используется неодимовый магнит. Благодаря этому система стала проще и надёжнее, так как в захватном механизме манипулятора нет токопровода.

Конструкция захватного устройства может меняться в зависимости от задачи. В Центре робототехники МТУСИ есть три версии захвата с разной удерживающей силой: 56 Н (5,71041 кг), 155 Н (15,876 кг) и 175 Н (17,861 кг).

Это делает пневматический магнитный захват робота-манипулятора полезным решением для сортировки металлических объектов вместе с компьютерным зрением.

Иллюстрация: нейросеть