德国萨尔大学研发新型机器人夹持系统：形状记忆合金助力，能耗降低 90%

IT之家 3 月 10 日报道，在现代工业自动化领域，机器人技术的推动力愈发增强，但传统的机器人系统却面临着高能耗、噪音大、体积庞大以及与人类协作的安全性不足等问题。最近，德国萨尔大学的研究团队取得了重要进展，推出了一种新型的机器人夹持系统，该系统运用了形状记忆合金（SMAs）技术，成功地将能耗降低了90%，并展现出高效节能、安静和轻量化等明显优势。

根据IT之家的消息，传统的工业机器人通常依赖压缩空气（气动系统）作为动力源，这不仅导致了大量的电能消耗，也容易引发噪音问题，其体积较大，难以处理复杂的任务，并且在与人类近距离协作时存在安全隐患。萨尔大学在其新闻稿中指出，传统的机器人夹持器往往笨重，活动部件随着时间的推移容易磨损，且其通常只能执行重复单一的动作，限制了在精细和小型化操作方面的应用效果，使得开发小型夹持器系统极具挑战性。

萨尔大学的研究团队在斯特凡・西勒克教授和保罗・莫茨基教授的带领下，研发的新型机器人夹持系统使用了镍钛合金制造的形状记忆合金。这种合金展现出独特的记忆特性：当微弱电流通过时，金属因加热而收缩；电流停止后，金属能够冷却并恢复到原先的形态。研究团队将该合金制成直径仅为0.5毫米的细丝束，每根细丝可以承受高达10公斤的重力而不崩溃。

研究小组表示，形状记忆合金在已知的驱动技术中具有最高的能量密度，能够在较小体积内实现强大的运动能力。科学家们利用这些细丝束构造了一种仿生的机器人夹持器，能够通过电脉冲使细丝收缩，从而产生相应的运动。团队开发了两种夹持器类型：钳式夹持器和真空夹持器，以测试该项新技术。钳式夹持器类似于镊子，能够迅速且精准地抓取物品，并且在抓取之后无需持续供电也能保持夹持状态；而真空夹持器则由带吸盘的柔性手指构成，通过形状记忆合金控制的小圆盘翻转生成真空吸力，仅需短暂的电脉冲即可完成相关动作。

该新型夹持系统的核心优势在于仅需短暂的电脉冲供电，而非持续提供电力。一旦抓取物体，便不需要额外的能量来维持夹持状态。此外，该系统无需额外传感器，形状记忆合金细丝通过电阻反应自然提供位置反馈，并借助人工智能驱动的控制实现精准的操作。

新型夹持器在设计上小巧轻便，方便集成于狭窄空间中，且在与人类工作人员共事时更具安全性。它们易于编程，能够迅速适应不同形状的物体和任务，甚至能在操作过程中即时进行调整。由于没有噪声污染的压缩空气和易损的机械部件，该系统非常适合在洁净室环境中使用。

这种技术可能会显著降低工业制造的成本与环境影响，通过大幅度减少能源消耗，使机器人变得更加灵活、紧凑，并且更加友好于工人，同时也能够拓展因传统机器人夹持器的体积、重量和能耗限制而无法展开的应用场景。

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