【摘 要】
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全球智能化进程的加快让自动化机器人产品逐步走入餐饮服务行业甚至是家庭,以扫地机器人为例的智能产品有效解决了人们追求精致生活与“懒人”本性的矛盾。疫情期间对厨房智能产品的需求攀升暴露出了家庭场景智能化的不足与潜力,相关研究表明,厨房作为家居环境中的重要组成部分拥有极大的优化空间。机械臂的技术发展为“释放双手”提供了新的可能性,而冰箱作为厨房烹饪及日常流程中的重要环节,解决如何从中抓取物品是保障作业流
【基金项目】
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浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室:老年人饮食状况监测与助食关键技术研发；
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全球智能化进程的加快让自动化机器人产品逐步走入餐饮服务行业甚至是家庭,以扫地机器人为例的智能产品有效解决了人们追求精致生活与“懒人”本性的矛盾。疫情期间对厨房智能产品的需求攀升暴露出了家庭场景智能化的不足与潜力,相关研究表明,厨房作为家居环境中的重要组成部分拥有极大的优化空间。机械臂的技术发展为“释放双手”提供了新的可能性,而冰箱作为厨房烹饪及日常流程中的重要环节,解决如何从中抓取物品是保障作业流畅的核心问题。面对现有机械臂末端执行器体积粗大而无法适应冰箱狭小空间环境、抓取物品种类单一、柔性手爪横向抓取缺乏稳定性等一系列问题,本文以“人手”的横向抓取动作为类比推理源,运用适应性设计研究方法构建了一款面向冰箱狭小空间的柔性执行器。该设备不仅在横向抓取的稳定性上有较大提升,同时对具有一定深度的狭小空间及冰箱常见物品具有较高的适应性。本文主要的研究内容如下:（1）对实际冰箱空间环境及常见物品种类展开了详细调研,结合疫情现状设计了合理的数据收集方案以获得充足的样本数据集。利用Ward系统聚类法将样本进行聚类,结合其特征总结了冰箱常见物品的四分类模型。（2）在产品设计流程中同时引入了类比推理法与适应性设计方法,将理论贯彻于概念到落地方案的全流程设计,使研究结果更具可靠性。同时,利用适应性设计的可延续性理念,组件的可拆卸化设计使其足以应对不同优化场景。（3）完成柔性执行器的原型搭建,测试了其在实际场景中的应用可行性。原型制作包含了从气动手爪结构设计到硅胶模具设计、整体结构设计、气路设计等,将各功能模块进行装配后,选择冰箱常见物品分类模型中的物品进行抓取实验,验证了其合理性。本文研究的柔性执行器在狭小空间下的横向抓取性能上取得了有效提升,其在客厅、卧室等其它家庭生活场景中的拓展应用具有一定潜力与价值。
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