أداة نهاية الروبوت

عند الإشارة إلى الإمساك الروبوتي، هناك أربع فئات عامة من مقابض الروبوت: ^{[ 1 ]}

1. التأثيرية: فكوك أو مخالب تمسك بالجسم بشكل مادي عن طريق التأثير المباشر عليه.
2. اختراقي: دبابيس أو إبر أو شعيرات تخترق سطح الجسم فعليًا (تستخدم في معالجة المنسوجات والكربون والألياف الزجاجية).
3. الالتصاق الانقباضي: قوى الجذب المطبقة على سطح الجسم (سواء عن طريق الالتصاق الهوائي ^{[ 2 ]} أو المغناطيسي أو الكهربائي ).
4. متصل: يتطلب اتصالاً مباشراً لحدوث الالتصاق (مثل الغراء أو التوتر السطحي أو التجميد).

تصف هذه التصنيفات التأثيرات الفيزيائية المستخدمة لتحقيق إمساك ثابت بين الملقط والجسم المراد إمساكه. ^{[ 3 ]} قد تستخدم الملاقط الصناعية (المعروفة أيضًا باسم "الملاقط") وسائل ميكانيكية أو شفط أو مغناطيسية. وتُهيمن أكواب الشفط والمغناطيسات الكهربائية على مجال السيارات ومعالجة الصفائح المعدنية. تستغل ملاقط برنولي تدفق الهواء بين الملقط والجزء المراد إمساكه، حيث تعمل قوة الرفع على تقريب الملقط والجزء من بعضهما البعض (باستخدام مبدأ برنولي ). تُعد ملاقط برنولي نوعًا من الملاقط غير التلامسية؛ إذ يبقى الجسم محصورًا في مجال القوة الذي يولده الملقط دون أن يتلامس معه مباشرةً. وقد تم اعتماد ملاقط برنولي في معالجة الخلايا الكهروضوئية، ومعالجة رقائق السيليكون ، وفي صناعات النسيج والجلود.

تُستخدم مبادئ أخرى بشكل أقل على المستوى الكلي (حجم القطعة أكبر من 5 مم)، ولكنها أظهرت خلال السنوات العشر الماضية تطبيقات مثيرة للاهتمام في مجال المناولة الدقيقة. تشمل هذه المبادئ المعتمدة: الملاقط الكهروستاتيكية وملاقط فان دير فالس القائمة على الشحنات الكهروستاتيكية (أي قوة فان دير فالس )؛ والملاقط الشعرية؛ والملاقط المبردة، القائمة على وسط سائل؛ والملاقط فوق الصوتية؛ والملاقط الليزرية، حيث يعتمد النوعان الأخيران على مبدأ الإمساك غير التلامسي. تستخدم الملاقط الكهروستاتيكية فرق الشحنة بين الملقط والقطعة ( القوة الكهروستاتيكية ) والتي غالبًا ما يتم تنشيطها بواسطة الملقط نفسه، بينما تعتمد ملاقط فان دير فالس على قوة منخفضة (لا تزال كهروستاتيكية) للتجاذب الذري بين جزيئات الملقط وجزيئات الجسم.

تستخدم الملاقط الشعرية التوتر السطحي لسائل محصور بين الملقط والقطعة المراد التقاطها لتوسيطها ومحاذاتها والإمساك بها. أما الملاقط المبردة، فتُجمّد كمية صغيرة من السائل، حيث يُوفّر الجليد الناتج القوة اللازمة لرفع القطعة والتعامل معها (يُستخدم هذا المبدأ أيضًا في مناولة الأغذية والإمساك بالمنسوجات). وتُعدّ الملاقط فوق الصوتية أكثر تعقيدًا ، إذ تستخدم موجات ضغط ثابتة لرفع القطعة وحصرها عند مستوى معين (من أمثلة الرفع المغناطيسي على المستوى الميكروي، في مناولة البراغي والحشيات، وعلى المستوى الماكروي، في مناولة الخلايا الشمسية أو رقائق السيليكون)، بالإضافة إلى مصدر ليزر يُولّد ضغطًا كافيًا لحصر وتحريك الأجزاء الدقيقة في وسط سائل (الخلايا بشكل أساسي). وتُعرف ملاقط الليزر أيضًا باسم ملاقط الليزر .

تُعدّ مقابض الإبر فئةً خاصةً من مقابض الاحتكاك/الفكوك. وتُسمى هذه المقابض بالمقابض التداخلية، إذ تستغلّ كلاً من الاحتكاك وإغلاق الشكل كما هو الحال في المقابض الميكانيكية القياسية.

يمكن أن يكون أكثر أنواع القابضات الميكانيكية شهرة مكونًا من إصبعين أو ثلاثة أو حتى خمسة أصابع.

يُعد إغلاق القوة أحد الأشكال الشائعة للإمساك الروبوتي . ^{[ 4 ]}

عادةً ما تتم آلية الإمساك بواسطة الملاقط أو الأصابع الميكانيكية. وتُستخدم الملاقط ذات الإصبعين عادةً في الروبوتات الصناعية التي تؤدي مهامًا محددة في تطبيقات أقل تعقيدًا. ويمكن استبدال هذه الأصابع.

هناك نوعان من الآليات المستخدمة في الإمساك بإصبعين، وهما يأخذان في الاعتبار شكل السطح المراد الإمساك به، والقوة المطلوبة للإمساك بالشيء.

يمكن اختيار شكل سطح إمساك الأصابع وفقًا لشكل الأجسام المراد التعامل معها. على سبيل المثال، إذا صُمم روبوت لرفع جسم دائري، فيمكن أن يكون شكل سطح الإمساك عبارة عن تجويف مقعر يُحاكي شكل الجسم لزيادة كفاءة الإمساك. أما بالنسبة للأجسام المربعة، فيمكن أن يكون السطح مستويًا.

على الرغم من وجود قوى عديدة تؤثر على الجسم المرفوع بواسطة ذراع روبوتية، فإن القوة الرئيسية هي قوة الاحتكاك. يمكن تصنيع سطح الإمساك من مادة لينة ذات معامل احتكاك عالٍ لحماية سطح الجسم من التلف. يجب أن يتحمل ذراع الإمساك الروبوتية وزن الجسم، بالإضافة إلى التسارع والحركة الناتجة عن الحركة المتكررة للجسم. لحساب القوة اللازمة للإمساك بالجسم، تُستخدم الصيغة التالية. $${\displaystyle F={\frac {ma}{\mu n}}}$$

أين:

${\displaystyle \,F}$	يكون	القوة اللازمة للإمساك بالجسم،
${\displaystyle \,m}$	يكون	كتلة الجسم،
${\displaystyle \,a}$	يكون	تسارع الجسم،
${\displaystyle \,\mu }$	يكون	معامل الاحتكاك و
${\displaystyle \,n}$	يكون	عدد الأصابع في أداة الإمساك.

معادلة أكثر شمولاً تأخذ في الحسبان اتجاه الحركة. على سبيل المثال، عندما يتحرك الجسم للأعلى، عكس قوة الجاذبية، ستكون القوة المطلوبة أكبر من القوة المطلوبة في اتجاه قوة الجاذبية. لذا، يُضاف حد آخر، فتصبح المعادلة كالتالي:

$${\displaystyle F={\frac {m(a+g)}{\mu n}}}$$

هنا، قيمة${\displaystyle \,g}$ينبغي اعتبارها بمثابة التسارع الناتج عن الجاذبية و${\displaystyle \,a}$التسارع الناتج عن الحركة.

في العديد من مهام التلاعب التفاعلي الجسدي، كالكتابة واستخدام المفك، يمكن تطبيق معيار إمساك مرتبط بالمهمة لاختيار الإمساك الأنسب لتلبية متطلباتها. وقد اقتُرحت عدة مقاييس لجودة الإمساك موجهة نحو المهمة ^{[ 5 ]} لتوجيه اختيار الإمساك الأمثل الذي يفي بمتطلبات المهمة.