As mãos dexteras são um importante portador para o "cerebelo" dos robôs humanóides para alcançar operações dexteras e interação homem-máquina, desenvolvendo-se em direção a alta integração e inteligência.As mãos destras são efetores finais altamente flexíveis e complexos que desempenham um papel fundamental na interação entre os robôs e o ambienteDevido à sua capacidade de imitar várias agarrar destro e complexas capacidades operacionais das mãos humanas, eles são amplamente utilizados em campos como aeroespacial, cuidados médicos,e fabricação inteligenteDe acordo com dados da Statista, o tamanho do mercado global de mãos robóticas dexterosas foi de aproximadamente 1,16 bilhão de dólares em 2021, e espera-se que cresça para 3,035 bilhões de dólares até 2030,com um CAGR de 100,9% entre 2022 e 2030.
Em anos recentes, as mãos de destreza modulares e de baixo custo tornaram-se o foco do mercado
Como um novo tipo de efetor final, as mãos robóticas de destreza desempenham um papel fundamental na interação entre os robôs e o ambiente.universidades e instituições de pesquisa nacionais e internacionais realizaram extensas pesquisas sobre unidades de ponta de mão destroDesde as mãos de três dedos até as mãos biónicas de cinco dedos, as aplicações abrangem cenários industriais e gerais.As habilidades das mãos dexteras evoluíram de simples agarrar para tarefas mais complexas como dobrar roupas e parafusosAtravés de sensores tácteis e de alta precisão, satisfazem os requisitos operacionais em cenários reais.
Os primeiros produtos representativos de mãos destras
Desde a década de 1970, as unidades de mão robótica passaram de simples pinças para mãos de destreza biônica para atender a diversos requisitos operacionais.Produtos representativos deste período incluem a mão destre Okada do "Electrotechnical Laboratory" do Japão, "a mão destre de Stanford / JPL da Universidade de Stanford nos EUA, e a mão destre de Utah / MIT desenvolvida em conjunto pelo MIT e pela Universidade de Utah.Embora as primeiras mãos destras não parecessem flexíveis, a sua exploração teórica lançou as bases para a investigação sobre as mãos dexteras, semelhantes aos humanos, com vários dedos,fornecer experiência teórica e prática valiosa para o projeto subsequente de mãos dexteras com vários dedos.
No final do século XX, as mãos robóticas dexteras entraram numa fase de rápido desenvolvimento.Mãos dexteras com vários dedos começaram a evoluir para uma alta integração e capacidades sensoriais.Os produtos típicos deste período incluem as mãos destras DLR-I e DLR-II do Centro Aeroespacial Alemão, que integraram 25 sensores, incluindo sensores táteis semelhantes à pele artificial,Sensores de binário conjuntosNo entanto, as mãos dexteras com vários dedos enfrentaram desafios como os elevados custos de fabricação, o aumento da capacidade de detecção e o aumento da flexibilidade.pouca fiabilidadePor isso, nos últimos anos, as mãos destre, leves, robustas, modulares e de baixo custo tornaram-se o foco do mercado.
Análise do desenho, condução e estruturas de transmissão da mão dexterosa com vários dedos
Em termos de design de produto, as estruturas de mão destro são principalmente divididas em projetos acionados internamente, acionados externamente e acionados híbridos.mãos destras antigas tipicamente usadas desenhos acionados externamenteCom o desenvolvimento dos motores conjuntos integrados, o tamanho dos condutores e a precisão da transmissão melhoraram significativamente,e os projetos conduzidos internamente tornaram-se a principal via tecnológica, com mãos destras tendendo para a miniaturização.
Comparação dos métodos de condução manual destro (categorizados por método de condução)
As mãos de destreza são conduzidas principalmente por motores elétricos, sistemas pneumáticos ou ligas de memória de forma.Oferecendo vantagens como a elevada força de conduçãoNos últimos anos, a tecnologia dos servomotores para pequenas mãos destras evoluiu rapidamente.e várias empresas robóticas de mãos destro surgiram no mercadoOs sistemas pneumáticos, embora sejam mais baratos, apresentam desvantagens como baixa rigidez e mau desempenho dinâmico.Os primeiros motores pneumáticos se originaram no Japão e podem ser divididos em agarradores de dedos em forma de Y e em forma plana, com diâmetros de cilindros de 16mm, 20mm, 25mm, 32mm e 40mm. Os dedos pneumáticos japoneses SMC são atualmente amplamente utilizados em cenários industriais.Os sistemas movidos por liga de memória de forma estão na sua maior parte na fase experimentalApesar de oferecerem uma velocidade de condução rápida, têm uma baixa durabilidade e não são adequados para utilização a longo prazo com cargas elevadas.
Classificação das mãos dexteras com vários dedos
Em termos de métodos de transmissão, as mãos destras são categorizadas em tipos movidos por tendões, movidos por engrenagens e movidos por ligação.As mãos movidas por tendões têm uma estrutura simples e controle flexível, mas não têm precisão de controle e força de agarreAs mãos guiadas por engrenagens oferecem alta precisão de controle, mas são complexas e caras.Mas eles enfrentam dificuldades no controlo a longa distância e oferecem espaço de agarre limitado..
A previsão de crescimento triplicado na próxima década: espera-se que o mercado global de mãos destras robóticas exceda os USD 3,035 bilhões até 2030
De acordo com a Statista, o mercado global de mãos dexterosas robóticas foi de aproximadamente US $ 1,16 bilhão em 2021. A demanda por mãos dexterosas é forte em setores como automação industrial,AeronáuticaA Statista prevê que o tamanho do mercado crescerá de US$ 1,16 bilhão em 2021 para US$ 3,035 bilhões até 2030, com uma CAGR de 10,9% de 2022 a 2030.Ao mesmo tempo, espera-se que o volume do mercado global de mãos robóticas destras aumente de 507.500 unidades em 2021 para 1.4121 milhões de unidades em 2030, com uma CAGR de 11,7% de 2022 a 2030.
Previsão de mercado para o mercado global de mãos destras robóticas (2021-2030, em milhões de USD)
Atualmente, alguns produtos de mão destro estão no estágio inicial de exploração, incluindo missões extravehiculares de naves espaciais, próteses biônicas, cirurgia remota,e montagem de pequenos componentes em linhas de produção.
O robô Robonaut da NASA equipado com mãos destras desenvolvidas por ele mesmo
Na exploração aeroespacial, exemplos de sucesso incluem a mão Robonaut da NASA e a mão destre Robonaut2, e as mãos destre DLR-I e DLR-II do Centro Aeroespacial Alemão.Espera-se que o DEXHAND agarre e opere ferramentas EVA, como açafrão, tesouras, pequenos cortadores, escovas, martelos, pás, cortadores, cabos (múltiplos), chaves hexadecimais e chaveiros automáticos de pistolas (suportando os seus mecanismos de desligação do gatilho).
No campo da reabilitação médica, o foco é nas necessidades de próteses.mãos próteses biônicas altamente flexíveis normalmente usam sistemas de controle baseados em reconhecimento de padrões para obter controle de movimento articular de vários graus de liberdadeExemplos incluem a velocidade SensorHand de Ottobock, as mãos destras de Bebionic e Michelangelo e o braço herói da Open Bionics.
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