يقوم المهندسون في سنغافورة ببناء أصابع آلية بقبضة دقيقة

تم تصميم نظام الروبوتات ليكون قادرًا على الإمساك بالأشياء التي تتراوح بين اللينة والحساسة إلى الضخمة والثقيلة ، وهو مصمم لتلبية احتياجات الصناعات مثل الزراعة الرأسية وتجميع الأغذية ، كما يقول مهندسون من جامعة سنغافورة الوطنية.

ة (NUS) ببناء نظام روبوتات يقولون إنه يمكنه الإمساك بأشياء مختلفة ، بدءًا من اللينة والحساسة إلى الضخمة والثقيلة. تم تصميم اليد الروبوتية لتكون قابلة للتكوين ، وقد تم الترويج لها لتلبية احتياجات القطاعات مثل الزراعة العمودية وتجميع المواد الغذائية وتغليف السلع الاستهلاكية سريع الحركة ، مع تحسين الكفاءة بنسبة 23٪.

كانت هذه الصناعات تعمل بشكل متزايد على أتمتة المزيد من عملياتها ، ولكنها تتطلب حاليًا معالجة يدوية لبعض العمليات ، وفقًا لـ NUS . ظلت البراعة الطبيعية لليد البشرية ضرورية لهذه المهام.

قال Rave Yeow ، الأستاذ المشارك في NUS Advanced Robotics Center وقسم الهندسة الطبية الحيوية: "يؤثر شكل الجسم وملمسه ووزنه وحجمه على كيفية اختيارنا للإمساك به. وهذا أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل العديد من الصناعات لا تزال تعتمد بشدة على العمالة البشرية لتعبئة العناصر الحساسة والتعامل معها ".

لمعالجة هذا الأمر ، يمكن بناء القابض الآلي بثلاثة أو أربعة أصابع مطبوعة ثلاثية الأبعاد تكون ناعمة ومرنة وتجلس على قاعدة قابلة لإعادة التشكيل. الأصابع مدفوعة بالهواء ومسلحة بآلية قفل تتيح ضبط مستوى الصلابة.

يسترشد النظام الآلي برؤية الكمبيوتر وتقنيات التعلم العميق ، حتى يتمكن من تحديد نوع الأشياء وتحديد اتجاهها. ثم يقرر تلقائيًا أفضل طريقة لاختيار الأشياء ووضعها لتقليل الحاجة إلى تدخل بشري شديد.

قال Yeow ، الذي قاد المشروع: "أحدثت تقنية القابض الروبوتية الهجينة لدينا ثورة في مهام الالتقاط والمكان التقليدية من خلال تقديم إمكانات متقدمة تسمح للروبوتات بالتفاعل بأمان مع العناصر الدقيقة من مختلف الأشكال والأحجام والصلابة ، تمامًا مثل اليد البشرية".

وفقًا لـ NUS ، فإن نظام القابض قابل للتهيئة "عند الطلب" ويمكن تزويده بثلاثة خيارات للقبضة التي تلبي الاستخدامات المختلفة.

GourmetGrip ، على سبيل المثال ، مناسب للمهام الحبيبية مثل التعامل مع المواد الغذائية ذات الحجم الصغير أو المنتجات المعرضة للتلف ، بما في ذلك التوفو ، وتعبئتها في صناديق الوجبات السريعة. يوصف هذا الخيار بأنه "وضع اليد الناعمة" ، ويمكن أن يدعم إمكانيات القبضة المختلفة ويعمل ضمن قيود المساحة المختلفة.

يمكن لـ GourmetGrip ، المُثبت على ذراع روبوت صناعي ، انتقاء ووضع المواد الغذائية بسرعة مماثلة للإنسان ، وباتساق على مدار الساعة ، وفقًا لـ NUS. وأضافت الجامعة أن وضع النظام هذا حقق تحسنًا بنسبة 23٪ في كفاءة الإمساك مقارنة بأدوات القابض الأخرى المتاحة تجاريًا ، مما أدى إلى حمل العناصر بشكل أسرع وبدقة أعلى.

تستطيع GourmetGrip حاليًا التقاط أكثر من 50 نوعًا من المواد الغذائية ، بما في ذلك الحلوى ، والكعك المقطّع ، والفواكه.

خيار القابض الآخر ، Universal Soft Gripper (UnisoGrip) مناسب لمناولة البضائع المعبأة على طول خطوط التجميع ، على وجه الخصوص ، عندما تكون هذه المنتجات في المراحل النهائية من تعبئتها في صناديق للشحن. وقالت NUS إن هذا الخيار ، الذي يُتوقع أن يكون الأكثر مرونة من حيث تطبيق المهام ، يمكن توسيعه بشكل كبير في نطاق قبضته. النظام أكبر مقارنة بنظام GourmetGrip ويتعامل مع العناصر التي يصل عرضها إلى 30 سم ويزن حتى 3 كجم.

يحتوي UnisoGrip أيضًا على أصابع قابضة ناعمة قابلة للدوران مناسبة للمنتجات الحساسة وكوب شفط فراغ يتيح للنظام التنقل في المساحات الضيقة أو المشاريع الموضوعة بشكل غير ملائم ، مثل زاوية صندوق حمل. حتى الآن ، يمكنها التقاط أكثر من 30 نوعًا من السلع الاستهلاكية بما في ذلك عبوات مسحوق القهوة وعبوات المنظفات القابلة لإعادة التعبئة والمشروبات المعبأة في زجاجات.

يمكن للعملاء أيضًا بناء نظام إمساك يعتمد على كل من GourmetGrip و UnisoGrip ، ومخصص بالكامل لمتطلبات أعمالهم وقيود المساحة ، وفقًا لـ NUS. في الواقع ، تم تصميم نظام خاص بالشركة المصنعة في سنغافورة ، People Bee Hoon Factory ، والتي تنتج أرز الشعيرية. كلفت فريق NUS لبناء نظام تم تحسينه لتعبئة عبوات الأرز الشعيرية في علب كرتونية.

قال ديزموند جوه ، مدير People Bee Hoon Factor: "معظم موظفينا الحاليين هم من العمال الناضجين ، لذلك سعينا إلى الاستفادة من التكنولوجيا الجديدة التي يمكن أن تخفف عبء العمل عن موظفينا الحاليين ، مع تعزيز إنتاجيتهم في الوقت نفسه. لقد اخترنا هذه التكنولوجيا لأنها قادرة لتلبية هدفنا وتوفير المرونة لعمليات النشر المختلفة التي نطلبها ".

مهندسو NUS ، من خلال بدء التشغيل RoPlus (RO +) ، يتطلعون الآن إلى تسويق المنتج. إنهم يروجون لتقديم خيارات مختلفة للشركاء التجاريين المحتملين لتنفيذ النظام الآلي ، إما مجمعة بذراع آلية أو يتم بيعها بشكل فردي للعملاء الذين يمتلكون بالفعل أذرع الروبوت التجارية الخاصة بهم ، والتي يمكن بعد ذلك تركيبها على نظام القابض.

سيتوفر أيضًا عرض منتج كامل يشمل القابض والذراع الآلي وإمكانيات رؤية الكمبيوتر ونظام النقل.

يعمل مهندسو NUS حاليًا على توسيع قدرة النظام على التعرف على المزيد من العناصر ، باستخدام التعلم الآلي والمكتبة عبر الإنترنت لتدريب النظام.

يتم تمويل RO + في إطار برنامج NUS Graduate Research Innovation Program ، الذي يبذر الشركات الناشئة التي أسسها أعضاء هيئة التدريس والباحثون بالجامعة. يضم الفريق الباحثين Low Jin Huat و Khin Phone May و Chen Chao-Yu ، بالإضافة إلى الطالب الجامعي Han Qian Qian.

البحث الذي قاد نظام القابض كان مدعومًا أيضًا من قبل البرنامج الوطني للروبوتات في سنغافورة ووكالة العلوم والتكنولوجيا والبحوث.