Eine eingehende Analyse der Entwicklungstrends der geschickten Hände

Geschickte Hände sind ein wichtiger Träger für das "Cerebellum" der humanoiden Roboter, um geschickte Operationen und Mensch-Maschine-Interaktion zu erreichen und sich in Richtung hoher Integration und Intelligenz zu entwickeln.Geschickte Hände sind hochflexible und komplexe End-Effektoren, die eine Schlüsselrolle bei der Interaktion zwischen Robotern und der Umwelt spielenAufgrund ihrer Fähigkeit, verschiedene geschickte Greifen und komplexe Betriebsfähigkeiten der menschlichen Hände nachzuahmen, werden sie in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, medizinische Versorgung,und intelligente FertigungLaut Daten von Statista betrug die globale Marktgröße für roboterfreie Hände im Jahr 2021 etwa 1,16 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich bis 2030 auf 3,035 Milliarden US-Dollar wachsen.mit einer CAGR von 100,9% von 2022 bis 2030.

Billige, modulare, geschickte Hände sind in den letzten Jahren zum Marktzentrum geworden

Als neue Art von End-Effektor spielen roboterfreundliche Hände eine entscheidende Rolle bei der Interaktion zwischen Robotern und der Umwelt.Inländische und internationale Universitäten und Forschungseinrichtungen haben umfangreiche Untersuchungen über dextere Handendgeräte durchgeführtVon dreifingerigen, geschickten Händen bis zu fünffingerigen, bionischen, geschickten Händen erstrecken sich die Anwendungen auf industrielle und allgemeine Szenarien.Die Fähigkeiten der geschickten Hände haben sich von einfachen Greifen zu komplexeren Aufgaben entwickelt, wie zum Beispiel Kleidung falten und Schrauben schrauben.Durch hochpräzise und taktile Sensorik erfüllen sie die operativen Anforderungen in realen Szenarien.

Frühe repräsentative Produkte von geschickten Händen

Seit den 1970er Jahren haben sich Roboterhandgeräte von einfachen Greifern zu bionischen geschickten Händen entwickelt, um unterschiedliche Betriebsanforderungen zu erfüllen.Zu den repräsentativen Produkten aus dieser Zeit gehört die Okada-Hand aus dem japanischen "Electrotechnical Laboratory"," die begabte Hand von Stanford/JPL von der Stanford University in den USA, und die begabte Hand von Utah/MIT, die gemeinsam vom MIT und der Universität von Utah entwickelt wurde.Obwohl frühe geschickte Hände nicht flexibel erschienen, legte ihre theoretische Erforschung den Grundstein für die Forschung an menschlich ähnlichen, mehrfingrigen, geschickten Händen,Bereitstellung wertvoller theoretischer und praktischer Erfahrungen für die anschließende Konzeption von mehrfingerigen, geschickten Händen.

Ende des 20. Jahrhunderts betraten die geschickten Roboterhände eine Phase der schnellen Entwicklung.Mehrfinger-fertige Hände entwickelten sich zu hohen Integrations- und EmpfindungsfähigkeitenZu den typischen Produkten aus dieser Zeit gehören die DLR-I und DLR-II, die von der Deutschen Luft- und Raumfahrt-Zentrale hergestellt wurden, die 25 Sensoren integrierten, darunter auch taktile Sensoren, die der künstlichen Haut ähneln.mit einer Leistung von mehr als 50 WDabei wurden die Anwendungsmöglichkeiten für die Anwendungen von Positionssensoren und Temperatursensoren verbessert, wodurch die Flexibilität und die Empfindungsfähigkeit verbessert wurden.schlechte ZuverlässigkeitDaher haben sich in den letzten Jahren leichte, robuste, modulare und kostengünstige geschickte Hände in den Fokus des Marktes gestellt.

Analyse des Entwurfs, des Antriebs und der Übertragungskonstruktionen der mehrfingerigen geschickten Hand

In Bezug auf das Produktdesign werden geschickte Handstrukturen hauptsächlich in innerbetriebene, extern betriebene und hybridbetriebene Konstruktionen unterteilt.Frühe geschickte Hände, die typischerweise von außen angetriebene Designs verwendetenMit der Entwicklung der integrierten Gelenkmotoren haben sich die Größe der Antriebe und die Genauigkeit des Getriebes deutlich verbessert.und intern gesteuerte Entwürfe sind zum Mainstream-Technologieweg geworden, mit geschickten Händen, die sich zur Miniaturisierung entwickeln.

Vergleich von Methoden des handwerklichen Fahrens (nach Fahrmethode eingeteilt)

Schrittweise Hände werden hauptsächlich durch Elektromotoren, pneumatische Systeme oder Formgedächtnislegierungen angetrieben.Vorteile wie hohe Antriebskraft bietenIn den letzten Jahren hat sich die Servomotortechnologie für kleine, geschickte Hände rasch weiterentwickelt.und mehrere herausragende Roboter-Finger-Hand-Unternehmen sind auf dem Markt entstandenPneumatisch angetriebene Systeme sind zwar kostengünstiger, haben aber Nachteile wie geringe Steifigkeit und schlechte dynamische Leistung.Frühe pneumatische Antriebe entstanden in Japan und lassen sich in Y-förmige und flache Fingergreifer unterteilenJapanische SMC-Pneumatikfinger werden derzeit in industriellen Szenarien weit verbreitet.Formgedächtnis-Legierungssysteme befinden sich größtenteils in der experimentellen PhaseSie bieten zwar eine hohe Fahrgeschwindigkeit, haben jedoch eine geringe Haltbarkeit und sind nicht für eine langfristige Verwendung mit hoher Last geeignet.

Klassifizierung der mehrfingrigen Handbewegungen

In Bezug auf die Übertragungsmethoden werden geschickte Hände in Sehnen, Getriebe und Verknüpfungen eingeteilt.Sehnenbetriebene Hände haben eine einfache Struktur und eine flexible Steuerung, aber fehlen an Steuergenauigkeit und GriffstärkeDie mit dem Zahnrad gesteuerten Hände bieten eine hohe Steuergenauigkeit, sind aber komplex und teuer.Sie haben jedoch Schwierigkeiten bei der Fernsteuerung und bieten nur begrenzten Griffraum..

Prognostiziertes Verdreifachungswachstum im nächsten Jahrzehnt: Der globale Markt für Roboter mit geschickter Hand wird voraussichtlich bis 2030 3,035 Mrd. USD übersteigen

Laut Statista betrug der weltweite Markt für robotergestützte Hände im Jahr 2021 etwa 1,16 Milliarden USD. Die Nachfrage nach dexteren Händen ist in Bereichen wie Industrieautomation,Luft- und RaumfahrtStatista prognostiziert, dass die Marktgröße von 1,16 Milliarden USD im Jahr 2021 auf 3,035 Milliarden USD bis 2030 steigen wird, mit einer CAGR von 10,9% von 2022 bis 2030.Gleichzeitig, wird erwartet, dass das globale Marktvolumen für roboterfreie Hände von 507.500 Einheiten im Jahr 2021 auf 1.4121 Millionen Einheiten im Jahr 2030 steigen wird, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 11,7% von 2022 bis 2030.

Marktprognose für den weltweiten Markt für Roboter mit rechten Händen (2021-2030, in Mio. USD)

Derzeit befinden sich einige geschickte Handprodukte in der frühen Erkundungsphase, darunter Raumfahrzeug-Extrafahrzeugmissionen, bionische Prothesen, Fernchirurgie,und kleine Bauteilmontage an Produktionslinien.

Der Robonaut-Roboter der NASA mit selbst entwickelten geschickten Händen

In der Raumfahrtforschung sind erfolgreiche Beispiele die Robonaut-Hand und die Robonaut2-Hand der NASA sowie die DLR-I und DLR-II-Hände des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt.Der DEXHAND soll EVA-Werkzeuge wie Zangen greifen und bedienen., Schere, kleine Schneidmaschinen, Bürsten, Hammer, Schaufeln, Schneidmaschinen, Kabel (mehrfach), Hexenschlüssel und automatische Schraubendreher mit Pistoletengriff (mit Unterstützung ihrer Auslösermechanismen).

Im Bereich der medizinischen Rehabilitation liegt der Schwerpunkt auf Prothesen.hochflexible bionische Prothesen Hände verwenden typischerweise Mustererkennung-basierte Steuerungssysteme, um mehrere Freiheitsgrade zu erreichen GelenkbewegungssteuerungBeispiele sind Ottobocks SensorHand Speed, Bebionic und Michelangelo geschickte Hände und Open Bionics' Hero Arm.