Ez a jövő ipari megfogója? 90 százalékkal kevesebb áramot fogyaszt

Az ipari termelésben kulcsszerepet játszik az energiafelhasználás, hiszen a magas fogyasztás növeli a költségeket és fokozza a klímaválság következményeit. Egy új német robotikai megoldás hozzájárulhat a probléma kezeléséhez: azt állítják róla, hogy akár 90 százalékkal kevesebb áramot igényel a hagyományos megfogórendszerekhez képest. A Saar-vidéki Egyetem kutatói az idei Hannover Messén mutatják be a technológiát.

Stefan Seelecke és Paul Motzki professzorok kutatócsoportja több prototípust is felvonultat a kiállításon, köztük vákuum- és pofás megfogókat is, amelyek biztonságosan rögzítik a munkadarabokat anélkül, hogy folyamatosan energiát igényelnének. A megfogórendszer teljesen elektromos, és ultrafinom, nikkel-titán alakemlékező ötvözetből (SMA) készült huzalkötegekből áll. Ezek a huzalok egyszerre szolgálnak erős izomként és idegszálként. Az ötvözet egyedülálló tulajdonsága, hogy képes váltani két különböző kristályszerkezet között. Amikor elektromos áram halad át rajta, az anyag felmelegszik, a szerkezete megváltozik, és a huzal megrövidül. Az áram kikapcsolásakor aztán visszatér a korábbi szerkezetéhez és hosszához, vagyis az anyag „emlékszik” az eredeti alakjára. Ezek a huzalok nagy erőt képesek kifejteni kis méretükhöz képest, és pontos mozgásokat idézhetnek elő a csatolt technológiában.

Egy fél milliméter vastag huzal körülbelül 100 newton húzóerőt képes kifejteni, ami tíz kilogramm tömegnek felel meg, de a kutatók ennél is vékonyabb huzalokat használnak, mivel a nagyobb felület gyorsabb lehűlést tesz lehetővé. Ennek eredményeként a huzalok gyors, nagy frekvenciájú mozgásokat és stabil húzóerőt biztosítanak.

„Az alakemlékező huzalok teljesen integrált érzékelőként működnek, és minden szükséges adatot biztosítanak. Egy AI-rendszer pontosan összekapcsolja az adatokat a huzalok deformációjával, így a rendszer mindig pontosan ismeri az alakemlékező huzalkötegek helyzetét. Az adatokkal betanított neurális hálók hatékonyan és pontosan számítják ki a pozíciós információkat, még zavaró tényezők esetén is” – magyarázta Motzki. „A jelenleg használatos ipari robotokkal ellentétben a mi rendszerünket gyorsan és egyszerűen át lehet programozni, akár működés közben. A megfogó a munkafolyamat során is alkalmazkodik a különböző munkadarabok geometriájához” – tette hozzá.

A kiállításra készült prototípus négy newton erővel működik, de a technológia méret, pofanyílás és erő tekintetében skálázható. Az SMA-huzalok önérzékelő tulajdonságai lehetővé teszik a munkadarabokat energiafelhasználás nélkül tartó megfogók pontos helyzetének és állapotának figyelését, külső érzékelők nélkül. Az energiamegtakarítás a jelenleg elterjedt pneumatikus megfogókhoz képest akár a 90 százalékot is elérheti – állítják a tudósok, akik a továbbfejlesztéshez a Hannover Messén keresnek partnereket, március 31-től április 4-ig.

Gábor János, NEW technology