IT之家 3 月 10 日消息，在当今工业自动化领域，机器人技术的应用日益广泛，但传统机器人系统面临着能耗高、噪音大、体积笨重以及与人类协作安全性不足等诸多问题。近日，德国萨尔大学的研究团队取得了一项重大突破，开发出一种新型机器人夹持系统，该系统通过采用形状记忆合金（SMAs）技术，将能耗大幅降低了 90%，同时具备高效节能、安静、轻量化等显著优势。
据IT之家了解，传统工业机器人通常依赖压缩空气（气动系统）作为动力源，这不仅消耗大量电能，还存在噪音大、体积庞大、难以适应复杂任务以及与人类近距离协作时安全性不足等问题。据萨尔大学发布的新闻稿称，传统机器人夹持器往往重量较大，其活动部件会随着时间推移而磨损，且通常执行单一、重复的运动模式，这限制了其在小型化和精细化操作方面的潜力，实现小型夹持器系统尤为困难。
萨尔大学的研究团队由斯特凡・西勒克教授和保罗・莫茨基教授领导，他们开发的新型机器人夹持系统采用镍钛合金制成的形状记忆合金。这种合金具有独特的记忆功能，当通入微弱电流时，金属会因加热而收缩；电流切断后，金属冷却并恢复到原始形状。研究团队将这些合金制成直径仅 0.5 毫米的细丝束，每根细丝能够承受高达 10 公斤的重量而不断裂。
据研究团队称，形状记忆合金在已知的驱动技术中拥有最高的能量密度，能够在极小的体积内实现强大的运动能力。科学家们利用这种合金细丝束构建了类似人工肌肉的机器人夹持器，通过施加电脉冲使细丝收缩，从而产生运动。团队开发了钳式夹持器和真空夹持器两种类型以测试该技术，钳式夹持器类似镊子，能够快速、精准地抓取工件，并且在抓取后无需持续供电即可保持夹持状态；真空夹持器则由带有吸盘的柔性手指组成，通过形状记忆合金控制的小圆盘翻转产生真空吸力，仅需短暂的电脉冲即可完成操作。
这种新型夹持系统的关键优势在于其仅需短暂的电脉冲供电，而非持续的电力供应。一旦物体被抓取，便无需额外能量维持夹持状态。此外，该系统无需额外传感器，形状记忆合金细丝通过电阻力即可提供位置反馈，并借助人工智能驱动的控制实现精准操作。
新型夹持器的设计使其体积小巧、重量轻，便于集成到狭小空间中，并且在人类工人周围使用更加安全。它们易于编程，能够快速适应不同形状的物体和任务，甚至可以在操作过程中即时调整。由于没有嘈杂的压缩空气和易磨损的机械部件，该系统特别适合在洁净室环境中使用。
该技术有望显著降低工业制造的成本和环境影响，通过大幅减少能源消耗，使机器人变得更加多功能、紧凑且对工人友好，其还能够解锁因传统机器人夹持器的尺寸、重量和能耗限制而无法实现的应用场景。
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