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ARTiS:一種用於拆卸應用中增強工具操作的自適應機器人夾爪

文章摘要

本文介紹一種面向拆卸任務的新型機器人夾爪 ARTiS。它將軟體夾爪的適應性、類人手的靈巧性與剛性機構的穩健性融為一體,採用柔軟掌心與指尖實現穩定工具握持;掌心利用主動顆粒阻塞,指尖採用鰭條自適應設計。七自由度設計使指尖能夠朝向任意表面,適合自動化與人機協作場景。論文使用多種常規拆卸工具評估了其順應性、耐用性和功能通用性,已被 TASE 接收併發佈於 arXiv。

來源arXiv Robotics作者: Roman Mykhailyshyn, Domae Yukiyasu, Harada Kensuke
ARTiS:一種用於拆卸應用中增強工具操作的自適應機器人夾爪
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在製造與維修場景中,機器人能否在握持工具的同時完成作業,一直都是衡量其操作能力的重要指標。對於裝配和拆卸流程而言,這個問題的難度尤為突出——自動化系統需要快速適應不同的工具形狀、握持姿態以及任務切換,還要兼顧效率、一致性與安全性。儘管近年來出現了許多可抓取工具的機器人夾爪,但不少方案要麼過於剛性而難以應對形狀差異,要麼過於柔軟而無法承受穩定的施力,在實際應用中總會受到結構或功能上的限制。

為此,Roman Mykhailyshyn、Domae Yukiyasu 與 Harada Kensuke 在最新研究中提出了 ARTiS(Adaptive Robotic Tool Gripper in Disassembly Systems,拆卸系統中的自適應機器人工具夾爪)。該夾爪的設計核心是在一個平台上融合三種技術路線的長處:軟體夾爪的適應能力、類人手的靈巧操縱能力,以及剛性機構的負載穩定性。ARTiS 的掌心和指尖均採用柔軟材質,使其在接觸工具時不會造成損傷;其中掌心部分內置了主動顆粒阻塞(active jamming)機制,能夠依據工具外形實時調節局部剛度,從而在不妨礙包覆性的前提下獲得可靠約束;指尖則使用鰭條(fin-ray)效應實現被動自適應,在接觸表面時自動彎曲並貼合目標幾何,進一步提升抓取的成功率。兩者配合,使夾爪在面對螺絲刀、扳手、鉗子等常見拆卸工具時都能保持穩固握持。

此外,ARTiS 的手指採用七自由度佈局。與常見的低自由度夾爪相比,這種結構帶來更高的靈巧性,指尖能夠朝向任意表面,因而既能用於自動化拆解產線,也能在人與機器人共享空間中執行協作任務。該設計的潛在意義在於,它不再將夾爪視為簡單“開合”的執行器,而是可以像人手一樣根據任務需要變換姿態的工具平台。

論文團隊使用多種常規拆卸工具對 ARTiS 進行了全面評測,重點關注三個維度:順應性(compliance)、耐久性(durability)與功能通用性(functional versatility)。相關論文已被 TASE 接收,並作為 arXiv:2609.03362 於 2026 年 9 月 3 日提交(v1,編號 cs.RO)。作者提供了 arXiv 頁面及項目主頁(https://romanmykhailyshyn.github.io/artis/),其中包含更多設計細節、硬件説明和演示視頻。

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文章情報

投資人進階

要點

  • ARTiS 融合軟體夾爪、類人靈巧手與剛性機構的優點,專為拆卸任務設計。
  • 柔軟掌心採用主動顆粒阻塞,指尖採用鰭條自適應結構,實現穩固靈活的工具抓取。
  • 七自由度設計使指尖可朝向任意表面,支持自動化與協作操作。
  • 研究使用多種常見拆卸工具評估了夾爪的順應性、耐用性和功能通用性。

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