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模块化真空夹具系统

用于自适应拆卸工作空间集成

HaohuiPan,TakuyaKiyokawa,TomokiIshikura,

ShingoHamada,GenichiroMatsuda,andKensukeHarada

Abstract—小型家用电器的拆解因其复杂的曲面几何结务通常涉及螺丝刀或切割工具产生的不对称拉力和压

构而面临重大挑战，这使得传统的刚性夹具难以满足需求。本力载荷。这些力的作用对稳定性和重复性提出了独特

文提出了一种基于模块化真空的夹具系统，该系统利用市面上

的挑战，特别是在受限或杂乱的工作空间[13],[14]中。

本可获得的气球型软爪来适应任意形状的表面，并在螺丝移除任虽然从系统角度已经研究了智能拆卸规划[4]，但在夹

务中提供稳定的支撑。为了实现系统的可靠部署，我们开发了

译一个考虑稳定性的规划框架，该框架对目标物体的底面进行采具层面应对几何不确定性方面的适应性仍然不足。

中样，基于几何连续性过滤候选接触点，并使用凸包静态稳定性为解决这一问题，我们提出了一种基于气球的自

标准评估支撑配置。我们比较了不同数量和配置气球手的物体

1适应定位系统，该系统由多点配置的吸盘模块组成。

v放置质量。此外，还进行了实际实验来对比传统刚性夹具与我

6们提出的系统的成功率。结果表明，我们的方法在螺丝移除任受自适应针阵列[15]和软夹具平台[16]的形状记忆机

3务中始终能够实现更高的成功率和更优的放置稳定性。制启发，我们的方法结合了表面完整性评估与基于凸

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5索引术语-拆卸自动化，软体机器人，基于真空的夹具，包的稳定性分析[17]。一种新颖的评分机制整合了局

0稳定性意识规划，小型家电。

.部曲率、内部中空程度和吸盘可行性来选择稳定的支

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0I.介绍撑区域[18]–[20]。由此产生的定位方案确保了稳固放

5置，同时容忍非理想对齐和工具引起的扰动。

2随着对可持续制造和循环经济的需求增长，机器

:为了评估我们提出的方法的有效性，我们在两点

v人拆解越来越被认为是产品生命周期末期回收的关键

i和三点吸附件配置之间进行了比较仿真。我们还比较

x使能技术。然而，传统的拆解系统通常依赖于刚性夹

r了在真实拆卸任务中刚性夹具与我们系统的性能。我

a持和预定义轨迹，这限制了它们适应不同物体几何形

们的分析集中在压载下的稳定性、螺钉移除的重复性

状和不确定接触条件[1]–[4]的能力。这些限制在处理

和吸附件可行性上，从而展示了稳定感知规划在实际

需要精确接触控制的脆弱或不规则部件时尤为明显。

场景中的优势。

软体机器人呈现了一种有前景的替代方案，提供

这项