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湖南回收西门子PLC模块
产品时间:2021-04-21
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3D打印的下一阶段可能是移动制造技术。位于新泽西州普林斯顿的西门子研究院已经研发出了一种外表形似蜘蛛的机器人原型。它们可以协同工作,打印出各种结构和表面,从而有可能加快飞机机身和船舶船身等大型复杂结构物的制造流程。

位于普林斯顿的西门子研究院实验室内有大型蜘蛛出没。人们发现它们在堆积一种散发甜味的粘稠物质。这些物质似乎一接触到一种平滑、光亮的表层就会立即变干。虽然出现的蜘蛛越来越多,却没有人拉响警报。这其中自有原由……

这些“蜘蛛”并非来自郁郁葱葱的普林斯顿周边区域,而诞生于虚拟世界。如今,它们已走入现实,来到西门子研究院自动化与控制技术领域产品设计、建模和模拟研究小组负责人Livio Dalloro等人工作的地方。Dalloro的团队称这些“蜘蛛”为SiSpis,或西门子蜘蛛。借助自身装载的先进技术,它们有可能在将来变身为新型产业工人。

西门子研究院自动化与控制技术领域产品设计、建模和模拟研究小组负责人Livio Dalloro认为,借助自身装载的先进技术,这些“蜘蛛”有可能在将来变身为新型产业工人。

“SiSpis是西门子灵动制造系统(SiAMS)的一部分,它们代表着西门子研究院在普林斯顿开展的自主系统研究工作的核心。”Dalloro表示。他解释道,从本质上讲,这些像蜘蛛一样的机器人其实是有腿的全自主增材制造装置。他说:“我们打算使用多个自主机器人协同工作,以增材制造的方式生产出汽车车身、船舶船体和飞机机身等结构物。”增材制造,也叫3D打印,是通过逐层叠堆选定材料,生产或精制出产品或表面的技术。

协作是关键
当然,在像船舶船体这么大的结构物内表面叠加一层材料可能需要数百只“蜘蛛”共同完成。因此,问题的关键在于,这样一支机器人 将如何共同工作?答案就是机器人的自主能力。Hasan Sinan Bank是这个项目的主要成员。他解释说:“每只‘蜘蛛’都只能生产一个工件的一小部分。因此,我们试图将这些机器人所要开展的合作类型加以概念化并进行优化。”Dalloro的团队研发的算法可以助这项工作一臂之力。这些算法可用于规划由多个机器人合作执行的任务。如此,两个甚至更多“蜘蛛”就可以合作进行单个物体或区域的增材制造或表面加工。

为了做到这一点,这些机器人使用机载摄像头和激光扫描器来解读周边环境。由于每个机器人都知道自己3D打印臂的活动范围,它们能够自主制造出自己所覆盖的或平坦或起伏的区域部分。而其它机器人则使用相同的技术来制造相邻区域。通过将每个区域划分成垂直区块,这些机器人能够合作覆盖十分复杂的几何结构物,而不会漏掉任何区块。Bank表示:“没有任何其他人尝试过使用移动制造技术来完成这样的任务。”

项目旨在创建自主移动制造平台原型。

每次在虚拟世界里设计出蜘蛛机器人组件后,工程师都会用3D打印技术将之制作出来。

蜘蛛机器人使用机载摄像头和激光扫描器来解读周边环境。

自主性也是这些蜘蛛机器人的特点之一。例如,这些机器人知道它们目前在特定环境内的具体位置。在使用约两个小时后,当电池余量不足时,蜘蛛机器人将自行返回充电站。但在这之前,它会将数据发送给另一只刚充完电的机器人,以便后者紧接着执行它未完成的工作。同样,每当遇到障碍物,蜘蛛机器人将自主找路绕过障碍物。西门子蜘蛛工人项目于2014年1月启动。Dalloro指出:“这个项目的目的是创建自主制造机器平台原型,它能够理解任务,并将之划分为多个子任务,分配给可用机器人,以合作、协调的方式进入制造过程,而无需显式编程。”

借助西门子PLM软件解决方案NX,以及Dalloro团队开发的结合NX与ROS(机器人操作系统)的混合软件,蜘蛛机器人迅速初具雏形。Dalloro表示:“除蜘蛛机器人的迷你电机和电缆是已有产品外,从机械部件到软件等所有组件都是我们自行开发的。”与这个项目着眼于高级制造技术相契合的是,在虚拟世界里设计出蜘蛛机器人组件后,工程师们会用3D打印技术将它制作出来。

Dalloro团队研发的算法可用于规划由多个机器人合作执行的任务。由此,两个甚至更多机器人可以合作进行单个物体或区域的增材制造或表面加工。

除此之外,这支团队必须规划机器人的行为。Bank说:“我们必须开发软件工具来模拟机器人在团体中的行为。”这意味着研发团队必须设法精确校正蜘蛛机器人的制造喷嘴。每只“蜘蛛”都配备了与传统3D打印机的挤出机类似的装置,但目前仅能使用一种叫聚乳酸的含玉米淀粉和甘蔗的打印材料。

这些蜘蛛机器人将走向何方?显然,研究人员已经实现了他们初的目标:开发出具有大限度的自主性和低限度的编程要求的系统。Bank表示:“这项技术一旦发展成熟,就可用于制造几乎任何物品。”

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