ETH先鋒研究員Marcel Schuck正在開發(fā)一種機(jī)器人抓取器，該技術(shù)基于聲波實(shí)現(xiàn)抓取，最好的創(chuàng)意點(diǎn)在于該抓取器可以操縱小而易碎的物體而不會(huì)碰到它們。
 

 

　　Marcel Schuck在他的工作臺(tái)上組裝的這種小型裝置讓人想起學(xué)校的物理課：一種由兩個(gè)半球形且類似于一副耳機(jī)的裝置連接到載有微芯片的電路板上。他正在使用裝配體來(lái)演示物理效果。一個(gè)小球在兩個(gè)半球之間盤旋，被超聲波阻擋?？茖W(xué)家解釋說(shuō)：“這種現(xiàn)象被稱為聲懸浮。”

 

　　作為他ETH先鋒獎(jiǎng)學(xué)金使用的一部分，這位前ETH博士生目前正在開發(fā)一種方法，該方法可以完全抬起和操縱小物體而不接觸它們。這在制表或半導(dǎo)體行業(yè)中損壞小零件要花錢的情況下尤其重要。

 

　　常規(guī)的機(jī)械手容易損壞易碎物品。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以使用柔軟的橡膠狀抓手。盡管這些不會(huì)造成損壞，但它們很容易被污染，就像使用良好的橡皮擦一樣。此外，這些柔軟的機(jī)械手僅提供有限的定位精度。

 

圖片來(lái)源：ETHZürich/ Stefan Weiss

 

　　讓抓取輕而易舉：這是Schuck的項(xiàng)目“ No-Touch Robotics”的初始原理。該技術(shù)基于一種已經(jīng)被開發(fā)了80多年的原理，并首次被用于太空探索。因?yàn)槌暡〞?huì)產(chǎn)生人類看不見或無(wú)法聽到的壓力場(chǎng)，當(dāng)聲波相互重疊時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力點(diǎn)，并且小物體可能會(huì)被困在這些點(diǎn)內(nèi)。最后的結(jié)果是，被抓取后這些小物體似乎在聲學(xué)陷阱中能自由漂浮在空氣中。

 

　　他實(shí)驗(yàn)室中的裝置是Schuck想要開發(fā)的產(chǎn)品的原型：使用超聲波的電子控制機(jī)器人抓手。這位31歲的科學(xué)家將使用3-D打印機(jī)制作的兩個(gè)半球形揚(yáng)聲器安裝到了許多小型揚(yáng)聲器中。關(guān)聯(lián)的軟件允許Schuck控制揚(yáng)聲器，以便可以移動(dòng)壓力點(diǎn)。目的是實(shí)時(shí)更改其位置，而使懸浮物不會(huì)掉落到地面。目前，ETH博士生MarcR?thlisberger正在研究這一特殊方面，他與蘇克（Schuck）和碩士生克里斯蒂安·伯卡德（Christian Burkard）在蘇黎世科技園共用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。

 

　　他們希望實(shí)現(xiàn)，只需使用現(xiàn)有技術(shù)，科學(xué)家就可以在太空中移動(dòng)各種小物體。該軟件將抓具調(diào)整為要舉起的物體的形狀，然后由機(jī)械臂將物體運(yùn)輸?shù)侥繕?biāo)位置。

 

圖片來(lái)源：ETHZürich/ Stefan Weiss

 

　　不接觸的抓握原理也具有非常不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)利益：使用常規(guī)機(jī)器人工作時(shí)，幾乎每種新形狀都需要使用不同的抓手。聲學(xué)抓手消除了對(duì)大量昂貴的高精度抓手的需求。甚至不需要機(jī)器人手臂本身就非常精確：“精確的位置取決于軟件控制的聲波，” Schuck解釋說(shuō)。

 

　　最初，Schuck希望利用他的ETH先鋒獎(jiǎng)學(xué)金的資金來(lái)確定在實(shí)踐中如何部署機(jī)械手。舒克說(shuō)：“主要目的是探索工業(yè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用領(lǐng)域和門戶。” 這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)可能會(huì)引起制表業(yè)的關(guān)注，因?yàn)楦呔鹊奈C(jī)械對(duì)于處理昂貴的微型零件至關(guān)重要。“例如，齒輪先涂上潤(rùn)滑劑，然后再測(cè)量該潤(rùn)滑劑層的厚度。即使最微弱的接觸也會(huì)損壞潤(rùn)滑劑薄膜。” 微芯片生產(chǎn)可能是舒克技術(shù)的另一個(gè)有吸引力的市場(chǎng)。

 

　　舒克正在使用該研究金中的150,000瑞士法郎中的一部分，為潛在客戶創(chuàng)建一種“開發(fā)套件”。其中包含機(jī)械手，控制軟件和說(shuō)明。舒克強(qiáng)調(diào)說(shuō)，他仍然不知道最終產(chǎn)品的外觀。“這取決于我從行業(yè)中得到的反饋。” 他希望他會(huì)找到一些感興趣的團(tuán)體，他們將與他合作，進(jìn)一步發(fā)展聲學(xué)抓爪。一方面，這應(yīng)該有助于滿足現(xiàn)有的市場(chǎng)需求。另一方面，Schuck渴望使這項(xiàng)技術(shù)不僅在實(shí)驗(yàn)室中工作，而且在現(xiàn)實(shí)世界中工作。

 

　　如果他能在2021年春季之前做到這一點(diǎn)，Schuck認(rèn)為他應(yīng)該能夠根據(jù)他的獨(dú)到商業(yè)思想建立一家初創(chuàng)企業(yè)。