ETH先鋒研究員Marcel Schuck正在開發(fā)一種機器人抓取器，該技術(shù)基于聲波實現(xiàn)抓取，最好的創(chuàng)意點在于該抓取器可以操縱小而易碎的物體而不會碰到它們。
Marcel Schuck在他的工作臺上組裝的這種小型裝置讓人想起學校的物理課：一種由兩個半球形且類似于一副耳機的裝置連接到載有微芯片的電路板上。他正在使用裝配體來演示物理效果。一個小球在兩個半球之間盤旋，被超聲波阻擋。科學家解釋說：“這種現(xiàn)象被稱為聲懸浮。”
作為他ETH先鋒獎學金使用的一部分，這位前ETH博士生目前正在開發(fā)一種方法，該方法可以完全抬起和操縱小物體而不接觸它們。這在制表或半導體行業(yè)中損壞小零件要花錢的情況下尤其重要。
常規(guī)的機械手容易損壞易碎物品。為了解決這個問題，可以使用柔軟的橡膠狀抓手。盡管這些不會造成損壞，但它們很容易被污染，就像使用良好的橡皮擦一樣。此外，這些柔軟的機械手僅提供有限的定位精度。
圖片來源：ETHZürich/ Stefan Weiss
讓抓取輕而易舉：這是Schuck的項目“ No-Touch Robotics”的初始原理。該技術(shù)基于一種已經(jīng)被開發(fā)了80多年的原理，并首次被用于太空探索。因為超聲波會產(chǎn)生人類看不見或無法聽到的壓力場，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(nèi)。最后的結(jié)果是，被抓取后這些小物體似乎在聲學陷阱中能自由漂浮在空氣中。
他實驗室中的裝置是Schuck想要開發(fā)的產(chǎn)品的原型：使用超聲波的電子控制機器人抓手。這位31歲的科學家將使用3-D打印機制作的兩個半球形揚聲器安裝到了許多小型揚聲器中。關(guān)聯(lián)的軟件允許Schuck控制揚聲器，以便可以移動壓力點。目的是實時更改其位置，而使懸浮物不會掉落到地面。目前，ETH博士生MarcR?thlisberger正在研究這一特殊方面，他與蘇克（Schuck）和碩士生克里斯蒂安·伯卡德（Christian Burkard）在蘇黎世科技園共用一個實驗室。
他們希望實現(xiàn)，只需使用現(xiàn)有技術(shù)，科學家就可以在太空中移動各種小物體。該軟件將抓具調(diào)整為要舉起的物體的形狀，然后由機械臂將物體運輸?shù)侥繕宋恢谩?/div>
圖片來源：ETHZürich/ Stefan Weiss
圖片來源：ETHZürich/ Stefan Weiss
不接觸的抓握原理也具有非常不錯的經(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。甚至不需要機器人手臂本身就非常精確：“精確的位置取決于軟件控制的聲波，” Schuck解釋說。
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。舒克說：“主要目的是探索工業(yè)領域的潛在應用領域和門戶。” 這項創(chuàng)新技術(shù)可能會引起制表業(yè)的關(guān)注，因為高精度的微機械對于處理昂貴的微型零件至關(guān)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。即使最微弱的接觸也會損壞潤滑劑薄膜。” 微芯片生產(chǎn)可能是舒克技術(shù)的另一個有吸引力的市場。
舒克正在使用該研究金中的150,000瑞士法郎中的一部分，為潛在客戶創(chuàng)建一種“開發(fā)套件”。其中包含機械手，控制軟件和說明。舒克強調(diào)說，他仍然不知道最終產(chǎn)品的外觀。“這取決于我從行業(yè)中得到的反饋。” 他希望他會找到一些感興趣的團體，他們將與他合作，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(shù)不僅在實驗室中工作，而且在現(xiàn)實世界中工作。
如果他能在2021年春季之前做到這一點，Schuck認為他應該能夠根據(jù)他的獨到商業(yè)思想建立一家初創(chuàng)企業(yè)。
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