随着工业机器人的发展以及机器人应用领域的不断扩展，作为末端执行器的机器人夹爪的应用边界也在不断扩展。在工业自动化领域被广泛使用的气动手爪，正在被
可精确控制
、
可数字化
管理的新一代末端执行器所替代。
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整理|Cloud Sunny
机器人大讲堂直播间 041期
机器人夹爪可以说是机器人必不可少的关键部件之一，它具有模仿人手动作的功能，安装于机器人手臂的前端。由于机器人夹爪是直接与机器人的周围环境相互接触，执行
抓取、转移、操作物品
的任务，因此，机器人夹爪的好坏对提升机器人工作效率，以及机器人抓取的性能和操作物品能力有着极大影响。
当前，随着机器人在工业自动化领域柔性化制造的发展，曾经被广泛使用的气动爪手，现在大部分已无法满足柔性化生产需求。所以，
可精确控制、可数字化管理
的新一代末端执行器替代气动执行元件，将是历史发展的必然趋势。
其中
工业级灵巧手技术
被公认代表了机器人行业最为尖端的研发能力和水平，是继工业机器人、协作机器人之后机器人领域重点发展的朝阳产业，拥有千亿级市场规模。
我们特邀
苏州钧舵机器人有限公司创始人介党阳博士
做客
「
机器人大讲堂直播间
」
为大家分享工业级灵巧手与智慧抓取技术。
本期分享要点如下
- 机器人及自动化末端抓手的市场情况
- 电动夹爪的性能优势及市场预测
- 钧舵机器人的产品介绍及案例应用
以下内容根据介党阳博士直播分享实录整理
一、
机器人及自动化末端抓手的市场情况
市场规模
我国生产了世界上90%的手机、90%的计算机、70%的彩电及30%的汽车，全球制造业每年消耗掉模块化夹爪数量超过3000万个。根据Global Market Insights, Inc研究报告显示，机器人末端执行器市场的收入在2018年超过25亿美元，预计到2025年将达到65亿美元大关，2019年至2025年间增长14％。
从控制方式来分，模块化夹爪可分为
气动、电动和其他类型
。在统计的国内标准化夹爪中，气动夹爪占比高达90%以，电动夹爪占比很少。由此可见，
气动是主要的产品形态。
虽然全球气动市场规模已经达到千亿元的市场，但是我国与国际先进水平相比差距甚大，
我国民族品牌的销量却不到世界市场的十分之一，仅为美国的1/21，日本的1/15，德国的1/8，
国际前20强公司中没有一家中国本土企业。
应用场景
气动技术，全称是气压传动与控制技术，是以
压缩空气为介质
来传动和控制机械的一门专业技术。气动技术不仅被用来完成简单的机械运动，而且在促进自动化的发展中起到了极为重要的作用。
在我国，从上世纪30年代，气动技术成功地应用于辅助动作上。70年代，气动技术广泛应用在生产自动化的各个领域。90年代后期开始一直保持着良好的经济运行态势。截止目前，在
汽车零部件加工、工业自动化、锂电加工、3C制造、光伏加工和包装设备
等场景中，气动技术充当着不可替代的角色。
行业痛点
在广泛应用的背景下，气动技术仍存在着以下几个痛点：
1、柔顺性不足
：针对气动技术的应用，当气缸固定之后，整个气动结构相对固定，很难适应现在工业生产中多品种、小批量的特点。
2、智能化不足：
末端执行器的智能化不但能够提升效率，而且能够精简流程。
3、灵巧性不足：
灵巧性的提升对机器替代人的双手从事高危工作具有重要作用。
4、普适性难：
柔顺性、智能化和灵巧性的不足都导致了一部分末端执行器在一些场景不能适用。
5、伪标准
：气动执行和控制系统元器件上万种，选型手册不统一，所以气动技术还具有伪标准的痛点。
如下图所示，虽然缸体规格化，但是夹爪难以标准化；行程或负载难以标准化；夹爪伪标准，系统更非标，最终，难以实现极度的标准化和积木化，给负责开发、维护的工程师造成了极大的困扰。
6、高成本
以日系某品牌元器件为例，采购成本为2405元，当使用气动技术时，非直接采购成本需要额外增加100-2000元左右，这些额外的费用主要包含：
-
现场勘查费
：由于需要气源的支持，所以首先就要考虑气源位置、敷设路径、气源稳定性、管径等各种因素。 -
设计费
：气动夹爪设计时，会遵守理想气体状态方程，PV/T=C（常数），那么敷设管路的长短，粗细都会影响到传送至气动夹爪内气缸的压力，再加上系统气源会时常不稳，在设计气动系统时需要专业设计人员进行设备选型和参数计算，一般设计时间需要四小时。 -
安装费
：每个气动夹爪，都至少需要2根气管（一进一出），如果对性能要求比较高的话，还需要2路磁性开关，去反馈抓取结果。试想一下，如果一个工作站需要10个夹爪，则至少需要40根电气管路，给施工敷设，故障定位都会造成了不小的负担。 -
调试费
：安装完成后还需要与PLC或者机器人等进行控制调试。
二、
电动夹爪的性能优势及市场预测
随着工业的变革，以智能制造为代表的工业4.0时代已经到来，那么如何在新的时代中突破气动技术和使用成本的瓶颈呢？以电伺服为末端执行器的技术将对此问题有很大的改善作用。针对电伺服末端执行器进行以下几个方面的对比：
1、技术优势
伪标准品的气动执行器，已不能适应柔性化、智能化生产，气动抓取技术及成本瓶颈已到极限，电伺服末端抓取技术的颠覆性以及低成本，成为了大势所趋。
电伺服系统与气动系统相比更便捷、更高效、更智能。
2、技术方向
未来会向更标准、更柔性、更灵巧、更智能的方向发展。
3、市场预测
电伺服产品将在5-10年内逐步替代气动执行单元，实现无气源、精准力控、部署时间短、免维护、信息化。使用技术先进的电伺服产品，更柔性、更标准、更智能，并且综合部署成本会更低。
三、钧舵机器人产品介绍及案例应用
产品介绍
1、机器人电动夹爪
应用领域：行业自动化中机器人上下料场景。
支持且不限于以下机器人品牌：Fanuc、KUKA、ABB、YASKAWA、EFORT、TM、UR、SIASUN、HAN*SLASER、AUBO、JEKA、ELITE ROBOT、ROKAE珞石、DOBOT越僵、GG-ROBOT勃肯特。
2、模块化电动夹爪
应用领域：锂电池、汽车零部件、3C、食品、玻璃制品、化妆品、机床加工、注塑、物流、半导体、生物医药等。可用钧舵的标准模块，组网矩阵应用，实现一键设置，减少电缆敷设工作。
可完美无缝接入以下类型的PLC主控系统：SIEMENS、Mitsubishi、AB、OMRON、Schneider、AEG以及国产PLC品牌。
3、工业级灵巧手
国内为数不多实现
驱控一体的7自由度
工业级灵巧手，主要是应用在工业上下料、物流分拣、教育及科研等场景。
知乎视频www.zhihu.com
产品优势
钧舵的七大产品亮点，如下：
1、驱控内置，机电控一体化
与气动夹爪相比，节省空压机、过滤器、电磁阀、节流阀等气路元件的采购及人工成本，并且我们将驱动控制器与夹爪本体实现了一体化，对外只有一根电缆，方便集成。
2、小体积、大抓取力，掉电保持
钧舵产品拥有较高的力密度，且内置了掉电保护单元，抓取产品后切换至低功耗模式，夹爪温升小，掉电安全。
3、精准力控、行程可调范围大
能实现±0.1N的精准力度控制，并配置了大范围可调行程，完美适用于抓取食品、玻璃制品等易碎品，以及具有力控高要求的特殊应用场景。
4、静音节能，千万级免维护
与气动夹爪相比，没有气源的大冲击噪声，不需要定期更换密封环，可实现千万级免维护。
5、2分钟配置，3分钟维修，故障自诊断
具有8种抓取位置、力、速度等可灵活配置的夹取模式，通过手持编程器可在线调试，后续工业调整时，只需配置夹爪参数，不用更改后端主控程序，指示灯可以指示故障类型，可快速实现现场故障定位和维修。
6、独有的电动夹爪组网技术
为方便成组使用，钧舵提供标准的组网模块，用户可自行快速配置。一组电动夹爪（最多支持32个）对外只需一根电缆。
7、信息反馈、工业互联
提供抓取状态信息反馈，便于融入智能网络。
应用案例
1、与国内外主流机器人本体厂商合作案例
2、某电子物料仓储智能拣选项目
3、某半导体电装车间PCB电装项目
4、其他领域的应用案例
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