机器人夹爪这三年

随着视觉、触觉等传感技术的推广,越来越多样化的末端执行器,新材料的软体手,结合传感器的控制,结合视觉、触觉的柔性手,这些手也越来越接近于人手的灵活性,柔性化制造将成为可能。

跟机械臂模仿人类的手臂一样,机器人末端夹爪(也称末端执行器)模仿的是人类的手,机械臂+夹爪才是人类完整的手臂。

随着工业机器人行业的发展以及机器人应用领域的不断扩大,机器人夹爪的应用边界不断开发。目前的机器人夹爪不仅能够自主判断物体形状和大小,还能实现对各种不同的物体的抓取,从豆腐、蛋糕、玻璃、鸡蛋、书本和纸张,能抓能放已不再是难题。

当机器人拥有了跟人类一样灵巧的手,这也意味着,人类的双手将在更多的场景中解放出来。

后知后觉的机器人夹爪市场

跟工业机器人一样,目前的国内机器人夹爪市场经历过前期几乎被外资产品完全垄断,到现在慢慢的追赶国外产品,到未来乃至超越。

目前,全球较为成熟的夹爪生产公司均以欧美日公司为主,产品做的很先进,实力较强的公司有OnRobot、派亚博、SCHUNK、FESTO、RIGHTHAND Labs、ROBOTIQ、SMC、SoftRobotics、Grabit、IAI等。

中国的夹爪市场从2016年开始进入人们的视野,借着工业机器人这几年的大爆发,国内夹爪市场实现了从0到1的跨越,甚至在某些方面超越了国外产品。

也是从2016年开始,不少厂家瞄准这一细分领域发力。

成立于2016年的大寰机器人,至今,大寰机器人先后完成数百万元天使轮与千万元级Pre-A轮融资。其先后成功研发了AG-95L两指、DH-3三指、AG-90两指自适应夹爪、PG-50平行夹爪先后研发成功,并于2018年初实现量产推向市场。

也有一些国内厂家突破材料的限制,推出软体手。

软体机器人SRT成立于2016年,为国内第一家推出软体手的企业,先后完成天使轮、A轮融资。其通过对柔性材质变形机理的研究,设计出一款柔性抓持器,单一爪手即可以抓取不同尺寸、形状和重量的工件。

另外,同样做软体手的柔触机器人,经过对基础材料进行了改良,在高分子基体材料中,加入了纳米添加剂,提升了现有柔性材料的拉伸强度和耐磨性。

作为国内最早研发电动夹爪企业,慧灵科技利用自身全套技术解决方案的优势,从电机设计、编码器设计、伺服控制、本体设计到运动控制,将电动手爪的性价比做到极致,价格做到1000-2000元。

除此外,还有库柏特、钧舵机器人、拓德机器人、因时机器人等厂商也推出了各式各样的柔性夹爪。

市场分散,但总量大

从整个工业机器人使用情况来看,机器人抓取和堆放操作占机器人使用总量的60%,机器人夹爪是完成机器人工作的重要工具。

虽说夹爪是机器人重要组成部件,但国内却鲜有企业专门对其进行研发生产。究其原因,一方面由于夹爪市场很难标准化,另一方面,价格高也是限制夹爪市场发展起来的因素。

中高端夹爪动辄十几万的价格,即使是常用的平行两指电动夹爪,国外产品价格也上万,对用户来讲,投资太高,回报周期长;而国内价格也不低,如SRT的软性夹爪目前售价在几百到上万不等,大寰机器人的两指夹爪普遍在万元级别以上,这是限制夹爪的应用和发展一大问题。

夹爪价格高主要因为其产品应用于科研领域,均采用高端技术与高端材料,制作生产成本偏高;在应用上与企业生产契合度较低,未形成量产;再加上进口和垄断市场,导致国内夹爪成本愈发高昂,这对于企业、高校科研院所来说无疑是巨大的负担。

而在应用方面,由于被抓物体种类不同,有些时候需要开合大小、抓力、手指形状等适应应用与被抓物体形状,所以相对来说会很难标准化,导致无法像减速器、控制器、通用机器人那样大量出货,限制了行业快速发展。

事实上,夹爪市场本质上是分散的,但总量很大。在应用案例中,一台机器人平均需要配套一个夹爪。因此,系统集成商都会根据项目需求来选用或者自主设计夹爪来配套在方案中,只是根据应用场景不一样而每家的研发侧重点各异。

所以,现在的夹爪除了专业的第三方外,有集成商自己在开发,也有本体在研发的,市场较为分散。

夹爪市场大有可为

虽然说,国内的夹爪市场不管是在专业厂家数量上还是产品丰富上,较前几年都有所突破,但在应用上,目前,市面上传统的气动夹爪应用居多。

一方面在于气动夹爪因成本较低,产品型号丰富;另一方面,也是传统的气动夹爪已经满足了目前市场的需求,毕竟夹爪市场的发展是依附于机器人行业。

有一点可以确定的是,随着中国智造的不断推进,更智能的机器人将被应用,作为机器人的最佳搭档,夹爪将大有可为,更柔性的夹爪将被需要。

另外,随着协作机器人应用市场不断打开,也有望带动夹爪市场的起量,因为协作机器人主要面向轻量环境,和夹爪的应用场景相匹配,反过来,创新的夹爪也拓展了机器人的应用领域。

易于扩展、配套要求低、功能性与场景适应能力强等特点的电动夹爪的使用将会成为一个趋势。

此外,软体抓手的出现,对异形件、容易划伤、印痕破损等产品的抓取成为可能,极大地打开了夹爪市场的应用领域。

事实上,这两年,多产厂家利用新技术,已经开发出了一定标准化的机器人夹爪。

如,SRT软体机器人推出的软体手能够自适应地包覆住目标物体,无需预先知道其准确的形状和尺寸即可实现抓取,通用性极强。

大寰机器人研发的大行程自适应的机器人夹爪通过加大开合行程、调节抓持力大小、加入抓取反馈等多个功能,来实现抓取多样化物体,在一定范围的应用内做了一些标准化。此外,大寰也正在开发一款以视觉定位与识别为引导的夹爪,实现更为智能的抓取。

随着视觉、触觉等传感技术的推广,越来越多样化的末端执行器,新材料的软体手,结合传感器的控制,结合视觉、触觉的柔性手,这些手也越来越接近于人手的灵活性,柔性化制造将成为可能。

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