為革命性的機器人掌握靜電

想象一下，如果您可以利用相同的靜電吸附材料來處理像雞蛋一樣脆弱的材料，像柔軟的織物那樣脆弱的材料，或者以耐心地將耐克運動鞋的鞋幫組裝成20倍的速度 ， 更多資訊盡在振工鏈 。

透過使用帶電的氣球使頭髮懸浮來演示靜電是一項經典的科學實驗。但是，想象一下，如果您可以利用相同的靜電吸附材料來處理像雞蛋一樣脆弱的材料，像柔軟的織物一樣脆弱的材料，或者以耐心地將耐克運動鞋的鞋幫組裝成20倍的速度。 機器人初創公司   Grabit孵化器位於加利福尼亞州桑尼維爾的矽谷心臟地帶，  它利用Shibaura Machine合作伙伴TM Robotics的靜電，機器學習和自動化功能來實現這一目標。

物料搬運是製造過程中勞動強度最大且最昂貴的方面之一，並且當處理多種不同的物料時，該過程無法實現自動化。組裝一雙耐克鞋需要堆疊和加熱多達40件材料才能製成鞋面，即鞋面的柔性部件。對於人工而言，整理材料可能需要20分鐘。但是，Grabit的技術 使得 機器在短短50秒內完成此操作。

儘管Grabit具有令人回味的名稱，但它的材料處理發明並沒有模仿許多機器人中存在的人類抓握動作。取而代之的是，啟動公司利用靜電（稱為電粘附）來以機器人以前沒有的方式處理材料。

電腐蝕的概念是由Grabit的聯合創始人兼首席技術和產品官Harsha Prahlad博士在非營利組織SRI International中發現的。該工藝使用電極的平墊在表面上產生正電荷和負電荷。正確充電後，電極會產生幾乎粘附在任何表面上的電場，從而使機器人機械手抓取正在處理的零件。

Prahlad和公司目前擁有36項與電膠粘劑相關的單獨專利，已頒發，正在申請，已授予和申請的專利總數為75。但是，在確定材料處理量佔製造勞動量的60％至80％之後，他決定它應該是他應用該技術的第一個應用程式。自2013年Grabit成立以來，耐克公司對該公司進行了投資，後來成為購買其物料搬運機器人系統Stackit的首批客戶之一。藉助Stackit，耐克僅需八個小時的班次就可以生產600雙鞋。

新系統最終將能夠組裝精確的圖層，例如在耐克鞋面中發現的圖層，速度是人類的二十倍。它的投資回報期僅為兩年。

Stackit的建立始於2015年夏天，但在製造過程開始之前，該公司需要選擇合適的機器人來安裝革命性的電粘附式夾具。一位日本電路板製造商的客戶曾經看到過Shibaura Machine的機械臂用來安裝其中一個夾具的情況，因此Grabit感興趣的是，該機器人制造商的機器如何被用作Stackit開發的更大部分。

Grabit總裁兼執行長Greg Miller解釋說：“選擇錯誤的機器人可能會對系統的整個設計產生不利影響。” “我們團隊的兩名成員已經在機器人設計方面擁有豐富的經驗，並且都參與了幾款 SCARA機器人 的開發  。對工業機器人的先前瞭解使我們能夠在與任何製造商聯絡之前微調我們的要求。”

在選擇了少數潛在的機器人制造商之後，Grabit計劃進行廣泛的測試和選擇程式，以檢驗每個機器人的潛力。Prahlad解釋說：“該過程考慮了幾個因素。” “由於Stackit的應用非常廣泛，我們需要一個具有較大覆蓋範圍的機器人，而該機器人又不會失去耐克公司所要求的精確材料處理應用（例如耐克的鞋子）所需要的高精度。而且，由於Grabit的電粘附夾具如此之大，因此機器人需要能夠承受較大的慣性矩並提供精確旋轉的能力。” 

儘管最初令人興奮，但該公司試用的現成的Shibaura Machine機器人仍未達到Grabit的要求。

“達到Stackit的'快20倍'的生產率目標在很大程度上取決於夾具的慣性，並確保機器人的穩定時間保持準確。但是機器人還需要足夠快地移動，以為客戶提供我們想要的週期時間。” Prahlad解釋說。“顯而易見，沒有標準的機器人可以滿足我們的每一項要求。”

在具有競爭力的價位上找到可定製的機器人非常困難，但是製鞋和服裝行業的製造受成本驅動。加上許多製造國勞動力價格低廉帶來的進一步財務壓力，Grabit需要一款經濟高效的機器人。這是Shibaura Machine在美國和歐洲的分銷商TM Robotics在該專案上真正證明其價值的時刻。

“作為一家初創企業，我們需要一個機器人供應商來為我們提供整個過程的支援，而不僅僅是向我們出售產品然後離開，” Miller解釋說。“儘管是Shibaura Machine的官方合作伙伴，TM Robotics還可以為規模較小的公司提供細心周到的銷售，服務和支援。”

Grabit的要求不尋常。與許多機器人應用程式不同，它不需要很多複雜的運動，並且該公司不需要標準的6軸機器人提供的運動範圍。但是，由於Grabit希望使用自己的控制系統來監視整個機器，因此他們需要深入訪問底層內部控制程式碼，並且控制包必須足夠小以適合設計中的狹窄空間。

對現成的Shibaura Machine機器人進行了一些調整之後，裝置的穩定速度仍然不夠快。由於the紙牙的慣性，再加上and紙牙旋轉和機器人穩定下來所需的時間，它無法達到公司目標的週期時間。實際上，為了達到Grabit想要的週期時間，該系統內建了一種特殊的變速器。

為了實現這一目標，TM機器人公司將Shibaura Machine的總工程師從其日本總部調到了Grabit在加利福尼亞的基地 ， 更多資訊盡在振工鏈 。

Prahlad解釋說：“ TM Robotics的支援和定製過程不僅限於電話和電子郵件。” “與Grabit博學多才的機器人工程師合作，他們能夠以我們的技術團隊能夠理解的語言與我們交談，並允許我們根據自己的確切要求對機器進行微調-很少有機器人公司允許這種程度的個性化。”

“我們與TM機器人團隊一起工作，直到達到可以在製造工廠中使用機器人的地步。

Grabit  在Stackit應用中使用了Shibaura Machine的THL1000   SCARA機器人 ，這是一種具有四個受控軸的臥式多關節機床。THL1000的臂長為1000mm，在THL機器人系列中具有最大的作用範圍。允許的慣性矩僅為0.2kg / m2，並且由於使用絕對編碼器，機器人在XY軸上的重複精度為0.01mm。

作為標準配置，機器人的最大有效載荷為10kg，而總質量為37kg。在2kg的測試負載下，機器的迴圈時間僅為0.48秒。但是，由於Stackit的特定負載要求，Grabit的定製版本是使用不同的齒輪比建立的，從而提高了負載能力。這項改進與機器的可重複性相結合，確保了它能夠滿足Grabit夾持器的要求。

自動化貿易展覽會和雜誌上到處都是類人機器人，這些機器人帶有類似手的抓爪，旨在使人類多年來從事的工作實現自動化。但是，直到引入電粘附之前，製造商一直無法使精細材料處理任務自動化。Grabit的電膠夾具將這項技術推向了行業，可以毫無障礙地堆疊皮革，網眼和複合纖維等材料。

TM Robotics執行長Nigel Smith解釋說：“ Grabit的電粘附技術不僅令人印象深刻，而且具有足夠的創新性，我們渴望參與其中。”“ Grabit的專家確切地知道了他們的需求，我們的密切合作導致了一個富有洞察力的試驗和精細調整我們現有Shibaura Machine機器人功能的過程。”

到2019年，全球部署的工業機器人數量將增加到260萬左右。這比2015年（機器人學的破紀錄年）增加了約一百萬。Grabit的電附著力部署增加了這些裝置的省時和節省資源的潛力，其空前的靈活性為自動化的全新可能性開啟了大門-令人印象深刻的東西，用同樣的力用氣球將頭髮束提起，同樣引人注目 ， 更多資訊盡在振工鏈 。