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吸收<unk>与平行<unk>抓:每一种<unk>是什么时候使用的

吸管杯和平行<unk> jaws grippers 进行机器人操作的实际比较 <unk>选速,对象兼容性和应用适应性.

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接器的选择是操纵中最具杆性的硬件决定之一,并且通常是根据错误的标准进行的.

基本知识

吸管用气体真空粘合到对象表面.并行 jaws grippers 使用两个动力手指住对象.两种方法都在设计包裹内可靠地工作,并且在外面以可预测的方式失败.它们之间的决定几乎完全取决于对象组和任务结构,而不是抓管质量.

性能比较

Metric Suction (e.g. Schmalz SAXO) Parallel Jaw (e.g. Robotiq 2F-85)
Max picks/min (structured bin) 600–1,200 200–600
Max payload 5–20 kg (surface-dependent) 2–8 kg
Cycle time (approach to secured) 0.3–0.8 s 0.8–2.5 s
Contact points 1 (distributed over cup) 2 (point or line)
Approach direction flexibility Top-down only Any direction with proper finger
Cost (basic models) $200–2,000 $1,500–5,000
Maintenance interval Cup replacement 500K cycles Finger pad replacement 1M cycles

目标兼容性

吸管最适合: 面比杯直径大 (50-80mm标准杯的最小),光滑的非孔性材料 (塑料袋,纸箱,玻璃,金属板),可从上下进入的物体以及重复相同物体类型的高体积结构环境.

**吸不行:**比杯子小的曲面物体 (球体,体),毛孔材料 (布料,泡,未成品木材),湿或油性表面,需要侧面接近的物体以及5kg以上重的物体,在完全射的边缘上不能保证密封整体.

**平行最适合:**至少有两面可接的东西,在抓力下不会变形的硬物,任意的接近角,对吸管的物体太小或不规则.

**平行部不适用于:**完全圆形的物体 (需要专业指纹几何学),8~10mm以下的非常小部件,接触压力必须接近零的极为脆弱物件,以及吸收周期时间更快的高速结构分类至关重要.

应用情况建议

Application Recommended 夹爪 Reason
E-commerce fulfillment (boxes, pouches) Suction Speed, flat surfaces, consistent objects
精度 electronic assembly Parallel jaw (custom fingers) Controlled force, arbitrary approach
Food packaging (produce, meat) Suction (food-grade cups) No pinch damage, fast cycle
Small parts assembly (screws, connectors) Parallel jaw Sub-10mm objects require pinch
Retail shelf restocking (mixed SKUs) Parallel jaw or adaptive High object variety, suction inconsistent
Depalletizing uniform boxes Suction (multi-cup) High payload, fast cycle, flat surface

物理:为什么每个都能发挥作用

**吸收握力物理.**吸收杯对物体表面产生密封,而真空发电机 (venturi或电气) 降低了杯内压力. 持有力等于压力差异乘以有效密封面积: F = (P_atm - P_cup) x A_seal. 在标准大气压力 (101.3 kPa) 时,典型的真空值为 -80 kPa,一个直径50mm的杯子产生约157N的持有力 - - 足以抬起16kg.实际上,密封的不完美和表面粗度将其降低到理论最大的60-80%,加速时的动态负载进一步降低了有效持有力30-50%.

设计的关键参数是杯合规性:杯嘴唇如何变形,以匹配对象表面. 体式杯子 (配合调音曲折) 适应高度变化和曲面比平面杯子好,但牺牲速度,因为它们在接近时压缩.平面杯子更快 (接近距离更短),但需要在平面的+/-2mm内的表面.

平行 jaws grip physics. 一个平行 jaws gripper 应用相对力来产生一个强力闭塞抓. 持有力取决于抓力,摩擦系数和接触几何.对于一个平稳的对象的简单两点抓住: F_hold = 2 x mu x F_grip,其中mu是指和对象之间的摩擦系数. 指 (mu ~ 0.8) 和50N抓力,对重力的阻力大约为80N - 足以对高达8公斤的物体进行控制.

吸力取决于表面积和密封质量,而平行 jaws则依赖于摩擦和接触几何学.这解释了吸力在大型平面物体 (最大密封面积) 上优越于平行,而在小型硬物体上优越于平行 (可靠的摩擦接触在任何平行面孔的几何学上).

片产品的比较

Product Type 负载 Price Best For
Schmalz SAXO Suction (venturi) Up to 20 kg $500-1,500 High-speed box picking
Piab piCOBOT Suction (COAX pump) Up to 7 kg $800-2,000 Cobot integration, light objects
Robotiq 2F-85 Parallel jaw 5 kg $3,500-4,500 General-purpose manipulation
Robotiq 2F-140 Parallel jaw (wide) 2.5 kg $4,000-5,000 Large object variety
OnRobot VGC10 Suction (electric) 15 kg $2,000-3,500 Configurable cup layout
Festo DHEFB Hybrid (suction + fingers) 3 kg $3,000-6,000 Mixed-SKU environments

任务抓取器决策矩阵

Object Property Suction Parallel Jaw Hybrid
Flat, smooth, >50mm surface Excellent Good Excellent
Small (<20mm) rigid parts Poor Excellent Good
Porous materials (fabric, foam) Fails Good Good
Wet or oily surfaces Fails Poor Poor
Deformable (bags, pouches) Good Good Excellent
Heavy (>5 kg) Good (multi-cup) Poor Good
Spherical objects Poor Poor Fair
Side-approach required Fails Excellent Good

融合问题

吸气系统需要气动基础设施.**您需要外部压缩空气供应 ( Venturi 发电机) 或电气真空. Venturi 发电机更简单 (没有移动部件,反应快) 但持续消耗压缩空气.电气是自主,但增加了最终效应器的重量,反应时间较慢 (200-500msvs 50-100ms Venturi). 在压缩空气的增加不实用的科博应用中,像Piab piCOBOT或OnRobot VGC10这样的电气选项是实用的选择.

**并行 jaws grippers 电气简单.**它们通过单个电缆连接运输电源和通信 (通常是Modbus RTU或EtherNet/IP).没有气动线,没有空气供应.这使它们更容易部署和维护,缺陷模式较少. 折衷是采集速度较低,需要针对特定应用的定制指纹理.

**安装和手腕负载考虑.**吸管通常比平行部抓管 (比1.0-2.5公斤) 轻 (0.3-1.5公斤),对于3-5公斤有效负载限制的科博特来说很重要.然而,重物种的多杯吸管阵列可能重2-5公斤,包括多元和门. 总是检查抓住器重量加上对象重量在预期的距离上保持在机器人的名额有效载荷的80%内.

综合方法

对于混合SKU环境 (零售,电子商务,有不规则的物品),最有能力的方法是组合抓住器:平面物品的气动吸杯阵列,对不规则物品的双手指结合一或两只.有几种商业选择 (软机器人MPG,Festo DHEFB),并且大多数操纵臂的定制组合设计可在3000至8,000美元范围内实现.

维护和所有权总成本

了解维护配置文件有助于避免意外:

吸收的维护. 吸收器本身是主要的消费品,由于重复接触,磨损和紫外线暴露,它会磨损.取代间隔因材料而异:酸杯 (最常见的) 在正常条件下持续50万至10万周期.杯持续时间更长 (1至2万周期),但价格更高. 吸气器需要定期更换过器 (每3-6个月一次) 和泄漏测试.单个吸气器的年保养成本:包括消耗品和劳动力200-800美元. 最常见的失败模式是逐步降低密封 - - 随着杯子的合规性下降, 收获成功率慢慢下降,

**部抓紧器的并行维护.**主要消耗品是指部 (接触表面),它会因摩擦和撞击而磨损.取代间隔:根据抓紧力,物体硬度和部材料,50万至2000万个周期.动力机制 (通常是虫轮换或球螺丝) 需要偶尔滑 (每6-12个月). 编码器漂移可以在长时间使用中发生,需要重新校准.商业平行 jaws gripper 的年保养成本:包括指,滑和劳动等300至1,200美元.最常见的故障模式是编码器漂移导致不一致的抓力,这在运输过程中表现为落下的物体.

3年所有权总成本比较. 机器人2F-85价格为4000美元购买 +3年内维护3000美元 =7,000美元. 施马尔茨萨克索系统价格为1,000美元购买 +1500美元维护3年内 =2,500美元.吸管系统拥有更便宜 - 但只有当你的物体兼容时. 部接器处理不兼容物体 (减少10%的接) 的输出成本远高于接器价格差异.

选择定制指数几何

对于生产应用中的平行 jaws grippers,定制手指设计通常是80%至98%的抓获成功差异.标准平面手指适合原型制造,但生产应用中受益于对特定物体几何学的形状的手指:

  • V-groove finger用于圆柱体 (瓶子,管道,).V形自中心对象,提供不论接近角的一致的抓取几何.
  • ** 适合易碎物体的 (头) 指**. 与刚性指相比,减少60至80%的接触压力,同时通过摩擦而不是正常的力量保持抓紧力.
  • 指接的部分 (<5mm). 指接的部分像子一样,而不是住物体. 对于太小的组件来说,它们是必不可少的.
  • 指**用于重型,滑的物体.通过机械的接,提高有效摩擦系数2-3倍.不适合微妙的表面.

定制手指可用于原型 (SLA树脂用于平滑表面,SLS尼龙用于耐用性) 和加工成或不钢用于生产.设计周期:1-2周内2-3次重复,以达到生产质量.RCSV的 [店]T1) 存储普通手指几何,可以为特定应用提供定制的手指设计.

机器人学习数据收集的影响

从机器学习的角度来看,并行 jaws 产生了更丰富的接触丰富的操纵学习训练数据.每个抓取涉及两个独立的正常接触点. 对于训练团队的通用抓取政策,平行数据通常更有价值,每次示范.

吸收数据较容易在高量收集少的失败示范,更快的循环时间,需要较少的操作员技能.对于吸收是部署最终效应 (电子商务,盒子挑选) 的应用程序,收集吸收示范.不要收集并行片数据并希望将其转移到吸收动作分布是不兼容的.

在 [RCSV 商店]T2中查看兼容的抓住器和终端效应器.

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