Разработка вакуумного захватного устройства для криволинейной поверхности

Разработка вакуумного захватного устройства для криволинейной поверхности

Волошкин Артём Александрович
Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова (БГТУ им. Шухова), Научно-исследовательская лаборатория робототехники и систем управления (НИИ РТ и СУ), инженер–исследователь, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Черкасов Владислав Витальевич
БГТУ им. Шухова, НИИ РТ и СУ, инженер–исследователь, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Скитова Валерия Михайловна
БГТУ им. Шухова, НИИ РТ и СУ, инженер–исследователь, 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Перевузник Виктория Сергеевна
к.т.н., БГТУ им. Шухова, НИИ РТ и СУ, м.н.с., 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Мамченкова Анастасия Александровна
БГТУ им. Шухова, НИИ РТ и СУ, м.н.с., 308012, Белгород, ул. Костюкова, д. 46

Материал поступил в редакцию 1 ноября 2024 года.

Аннотация
Анализ существующих конструкций показал, что гибкие присоски часто применяются для захвата криволинейных поверхностей, однако их эффективность при работе с пластиковыми отходами ограничена из-за недостаточной надёжности удержания. В статье предложено инновационное захватное устройство для сортировки мусора, использующее принцип захвата Бернулли и оснащённое сферическим шарниром для обеспечения большей гибкости и точности. Была разработана математическая модель устройства, оптимизированы его геометрические параметры с учётом предельной массы объектов. Имитационное моделирование в CAD/CAM/CAE системы NX подтвердило работоспособность концепта, выявив несколько недостатков, которые учтены при создании прототипа. В процессе разработки проведён тщательный подбор материалов и комплектующих, а также проектирование пневматической системы. Выполнена интеграция прототипа с манипулятором последовательной структуры, что позволило провести лабораторные испытания устройства, подтвердив его работоспособность и выявив области для дальнейшего улучшения конструкции.

Ключевые слова
Пневматическое захватное устройство, криволинейная поверхность, трехмерное моделирование, 3D печать.

Благодарности
Исследование выполнено в рамках реализации федеральной программы поддержки университетов «Приоритет 2030» с использованием оборудования на базе Центра высоких технологий БГТУ им. В. Г. Шухова.

EDN
IACJRY

Индекс УДК 
621.867.81

Библиографическое описание
Разработка вакуумного захватного устройства для криволинейной поверхности / А.А. Волошкин [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 13. - № 1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2025. – С. 72-80. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Khadkotkar P. Short Review on Gripper System: Introduction, Types and Applications / Khadkotkar P., Ankit K.M. / International Journal of Enhanced Research in Science, Technology and Engineeringю – Vol. 13, Iss. 2, February-2024, pp. 44-53. – Text: unmediated.
  2. Sajjad H. Mathematical Modeling Of Four Finger Robotic Grippers / Sajjad H., Suhaib M. // Computer Science, Robotics. – 8 p. (2024). – arXiv:2409.06419 [cs.RO].
  3. The design of a gripper device with screw and gear gears in a robotic fruit picking system / A. Voloshkin [et al.] // AIR 2023: Advances In Robotics - 6th International Conference of The Robotics Society. – Pp. 1-6. (2023). – Text: unmediated.
  4. Design of gripping devices based on a globoid transmission for a robotic biomaterial aliquoting system / A. Voloshkin [et al.] // Robotica. – Published by Cambridge University Press. – Vol. 40, Iss. 12, December 2022, pp. 4570-4585. – DOI: https://doi.org/10.1017/S0263574722001114. – Text: electronic.
  5. Novel Gripper Design for Transporting of Biosample Tubes / A. Voloshkin [et al.] // Novel Gripper Design for Transporting of Biosample Tubes // ROMANSY 24 - Robot Design, Dynamics and Control. Proceedings of the 24th CISM IFToMM Symposium – Pp. 255-262. – Text: unmediated.
  6. A Liquid Gripper Based on Phase Transitional Metallic Ferrofluid / Hongzhang W. [et al.] // Advanced Functional Materials? August 2021, 31(32), (2021). – DOI:10.1002/adfm.202170232. – Text: electronic.
  7. Mauricio R-C. Soft-rigid variable electromagnetic gripper for heavy object grasping / Mauricio R-C., Toshihiro N., Tetsuyou W. // 2023The Proceedings of JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec). – 2023. – Text: unmediated.
  8. A Systematic Review on Pneumatic Gripping Devices for Industrial Robots / Roman M. [et al.] // Transport. 37(3). – Pp. 201-231. – 2022. – Text: unmediated.
  9. Bicchi A. Robotic grasping and contact: a review / Bicchi A., Vijay R. // Published in Proceedings ICRA. Millennium. – Pp. 348-353. – 2000. – Text: unmediated.
  10. Ambrosius V.K.W. Design of Steel Plate Grasping Vacuum Equipment on TruLaser 3030 with Servo Motor / Ambrosius V.K.W., Melya D.S. // Journal of Technomaterials Physic, 4(1), pp. 24-35, (2022). – Text: unmediated.
  11. A Multi-Chamber Smart Suction Cup for Adaptive Gripping and Haptic Exploration / Tae Myung Huh [et al.]. – DOI:10.48550/arXiv.2105.02345. – Text: electronic.
  12. 3D‐Printed Pneumatically Controlled Soft Suction Cups for Gripping Fragile, Small, and Rough Objects / Koivikko A. [et al.] // Advanced Intelligent Systems, 3(9), (2021). – DOI:10.1002/aisy.202100034. – Text: electronic.
  13. Патент № 30113 Российская Федерация, МПК B25J 15/06: B62D 57/032. Вакуумное захватное устройство: № 2003107271: заявл. 26.03.2003: опубл. 20.06.2003 / В.Г. Градецкий [и др.]; заявитель: Институт проблем механики РАН. – 2 с.: ил. – Текст: непосредственный.
  14. Патент № 2762436 Российская Федерация, МПК B25J 15/06. Система концевого эффектора: № 2019112828: заявл. 20.07.2017: опубл. 21.12.2021 / РАЙНХОЛЬД, Рафаэль (DE), КВАСТ, Саша (DE); заявитель: БРЕТЬЕ-АУТОМАЦИОН ГМБХ (DE). – 18 с.: ил. – Текст: непосредственный.