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ARTiS:一种用于拆卸应用中增强工具操作的自适应机器人夹爪

文章摘要

本文介绍一种面向拆卸任务的新型机器人夹爪 ARTiS。它将软体夹爪的适应性、类人手的灵巧性与刚性机构的稳健性融为一体,采用柔软掌心与指尖实现稳定工具握持;掌心利用主动颗粒阻塞,指尖采用鳍条自适应设计。七自由度设计使指尖能够朝向任意表面,适合自动化与人机协作场景。论文使用多种常规拆卸工具评估了其顺应性、耐用性和功能通用性,已被 TASE 接收并发布于 arXiv。

来源arXiv Robotics作者: Roman Mykhailyshyn, Domae Yukiyasu, Harada Kensuke
ARTiS:一种用于拆卸应用中增强工具操作的自适应机器人夹爪
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在制造与维修场景中,机器人能否在握持工具的同时完成作业,一直都是衡量其操作能力的重要指标。对于装配和拆卸流程而言,这个问题的难度尤为突出——自动化系统需要快速适应不同的工具形状、握持姿态以及任务切换,还要兼顾效率、一致性与安全性。尽管近年来出现了许多可抓取工具的机器人夹爪,但不少方案要么过于刚性而难以应对形状差异,要么过于柔软而无法承受稳定的施力,在实际应用中总会受到结构或功能上的限制。

为此,Roman Mykhailyshyn、Domae Yukiyasu 与 Harada Kensuke 在最新研究中提出了 ARTiS(Adaptive Robotic Tool Gripper in Disassembly Systems,拆卸系统中的自适应机器人工具夹爪)。该夹爪的设计核心是在一个平台上融合三种技术路线的长处:软体夹爪的适应能力、类人手的灵巧操纵能力,以及刚性机构的负载稳定性。ARTiS 的掌心和指尖均采用柔软材质,使其在接触工具时不会造成损伤;其中掌心部分内置了主动颗粒阻塞(active jamming)机制,能够依据工具外形实时调节局部刚度,从而在不妨碍包覆性的前提下获得可靠约束;指尖则使用鳍条(fin-ray)效应实现被动自适应,在接触表面时自动弯曲并贴合目标几何,进一步提升抓取的成功率。两者配合,使夹爪在面对螺丝刀、扳手、钳子等常见拆卸工具时都能保持稳固握持。

此外,ARTiS 的手指采用七自由度布局。与常见的低自由度夹爪相比,这种结构带来更高的灵巧性,指尖能够朝向任意表面,因而既能用于自动化拆解产线,也能在人与机器人共享空间中执行协作任务。该设计的潜在意义在于,它不再将夹爪视为简单“开合”的执行器,而是可以像人手一样根据任务需要变换姿态的工具平台。

论文团队使用多种常规拆卸工具对 ARTiS 进行了全面评测,重点关注三个维度:顺应性(compliance)、耐久性(durability)与功能通用性(functional versatility)。相关论文已被 TASE 接收,并作为 arXiv:2609.03362 于 2026 年 9 月 3 日提交(v1,编号 cs.RO)。作者提供了 arXiv 页面及项目主页(https://romanmykhailyshyn.github.io/artis/),其中包含更多设计细节、硬件说明和演示视频。

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要点

  • ARTiS 融合软体夹爪、类人灵巧手与刚性机构的优点,专为拆卸任务设计。
  • 柔软掌心采用主动颗粒阻塞,指尖采用鳍条自适应结构,实现稳固灵活的工具抓取。
  • 七自由度设计使指尖可朝向任意表面,支持自动化与协作操作。
  • 研究使用多种常见拆卸工具评估了夹爪的顺应性、耐用性和功能通用性。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。