تحليل متعمق لاتجاه تطوير اليدين المهارات

الأيدي الماهرة هي حامل مهم لـ "المخ" للروبوتات البشرية لتحقيق عمليات الماهرة والتفاعل بين الإنسان والآلة ، وتطور نحو التكامل العالي والذكاء.الأيدي المهارة هي أجهزة فعالة مرنة للغاية ومعقدة تلعب دوراً رئيسياً في التفاعل بين الروبوتات والبيئةوبسبب قدرتها على محاكاة مختلف التقاطات المهارة والقدرات التشغيلية المعقدة للأيدي البشرية ، يتم استخدامها على نطاق واسع في مجالات مثل الطيران والفضاء والرعاية الطبية ،والتصنيع الذكيووفقاً لبيانات ستاتيستا، كان حجم السوق العالمي للأيدي اليدوية الروبوتية حوالي 1.16 مليار دولار أمريكي في عام 2021، ومن المتوقع أن ينمو إلى 3.035 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030.مع CAGR 10.9٪ من عام 2022 إلى عام 2030

أصبحت الأيدي المهرة المنخفضة التكلفة والمتعددة الأشكال محور اهتمام السوق في السنوات الأخيرة

كنوع جديد من أدوات التأثير النهائي، تلعب الأيدي الروبوتية المهارة دوراً حاسماً في التفاعل بين الروبوتات والبيئة.أجرت الجامعات والمؤسسات البحثية المحلية والدولية أبحاثاً مكثفة على وحدات نهاية اليد المهارةمن اليدين المهارات بثلاث أصابع إلى اليدين المهارات بـخمس أصابع، تتراوح تطبيقاتها بين السيناريوهات الصناعية والعامة.مهارات اليدين المهارات قد تطورت من مجرد التمسك إلى مهام أكثر تعقيدا مثل طي الملابس و إصلاح المساميرمن خلال الدقة العالية والاستشعار اللمس، فإنها تلبي متطلبات التشغيل في سيناريوهات العالم الحقيقي.

منتجات تمثيلية مبكرة للأيدي المهارة

منذ السبعينيات من القرن الماضي، انتقلت وحدات اليد الروبوتية من المقبضات البسيطة إلى اليدين المهارة البيونية لتلبية متطلبات التشغيل المتنوعة.المنتجات الممثلة من هذه الفترة تشمل يد أوكادا المهارة من "مختبر الكهرباء التقنية" الياباني،" يد ستانفورد / JPL المهارة من جامعة ستانفورد في الولايات المتحدة ، و يد يوتا / MIT المهارة التي طورتها MIT و جامعة يوتا بشكل مشترك.على الرغم من أن اليدين المهارات في وقت مبكر لم تبدو مرنة، استكشافاتهم النظرية وضعت أساسا للبحوث على الأيدي اليدوية متعددة الأصابع مثل الإنسان،توفير خبرة نظرية وعملية قيمة لتصميم اليدين المتحركة متعددة الأصابع.

بحلول أواخر القرن العشرين دخلت اليدين الروبوتية المهارة مرحلة تطور سريعاليدين المتحركة متعددة الأصابع بدأت تتطور نحو القدرات العالية للتكامل والإحساسالمنتجات النموذجية من هذه الفترة تشمل DLR-I و DLR-II اليدين المهارة من المركز الألماني للفضاء الجوي الذي دمج 25 جهاز استشعار، بما في ذلك أجهزة استشعار اللمس التي تشبه الجلد الاصطناعي،أجهزة استشعار عزم الدوران المشتركةومع ذلك، واجهت الأيدي المهارة متعددة الأصابع تحديات مثل تكاليف التصنيع المرتفعة،ضعف الموثوقيةولذلك، في السنوات الأخيرة، أصبحت الأيدي الخفيفة الوزن والقوية والوحيدة، والمنخفضة التكلفة مركز السوق.

تحليل تصميم اليد اليدوية متعددة الأصابع، والقيادة، وهياكل ناقلات السيارات

من حيث تصميم المنتج ، تنقسم هياكل اليد المهارة بشكل رئيسي إلى تصاميم مدفوعة داخلياً ودفعة خارجية ودفعة هجينة.اليدين المهارة المبكرة التي تستخدم عادة تصاميم مدفوعة من الخارجمع تطوير المحركات المشتركة المتكاملة ، تحسنت حجم المحركات ودقة ناقل النقل بشكل ملحوظ ،والتصاميم الداخلية أصبحت الطريق التكنولوجي الرئيسي، مع أيدي بارعة تتجه نحو التصغير.

مقارنة أساليب القيادة اليدوية (مصنفة حسب طريقة القيادة)

يتم تشغيل الأيدي المهرة بشكل رئيسي بواسطة المحركات الكهربائية أو الأنظمة الهوائية أو سبائك ذاكرة الشكل.تقدم مزايا مثل قوة القيادة العاليةفي السنوات الأخيرة، تطورت تكنولوجيا المحركات الخدمية للأيدي الصغيرة المهارة بسرعة،وقد ظهرت العديد من الشركات الروبوتية المتميزة في السوقأنظمة القيادة الهوائية ، على الرغم من أن تكلفة أقل ، لديها عيوب مثل انخفاض صلابة وسوء الأداء الديناميكي.نشأت المحركات النيوماتيكية الأولى في اليابان ويمكن تقسيمها إلى مقبضات أصابع على شكل Y وشكل مسطح، مع قطرات الأسطوانات من 16 ملم ، 20 ملم ، 25 ملم ، 32 ملم ، و 40 ملم. يتم استخدام أصابع SMC النيوماتيكية اليابانية على نطاق واسع في السيناريوهات الصناعية.الأنظمة القائمة على سبائك ذاكرة الشكل في الغالب في مرحلة التجريبيةفي حين أنها توفر سرعة القيادة السريعة، فهي ذات استدامة منخفضة وغير مناسبة للاستخدام طويل الأجل عالية الحمل.

تصنيف اليدين اليدوية متعددة الأصابع

من حيث طرق النقل ، يتم تصنيف الأيدي المهارة إلى أنواع مدفوعة بالشريط ، مدفوعة بالدراجات ، ومحركة بالربط.يمتلك اليدون التي تدفعها الأوتار بنية بسيطة ومرنة للتحكم ولكن تفتقر إلى دقة التحكم وقوة القبض. تقدم الأيدي التي تعمل بالدراجات دقة عالية في التحكم ولكنها معقدة ومكلفة. يمكن للأيدي التي تعمل بالربط أن تمسك بأشياء كبيرة ولديها تصاميم صغيرةلكنها تواجه صعوبات في التحكم عن بعد وتقدم مساحة محدودة للقبض.

نمو متوقع ثلاثة أضعاف في العقد المقبل: من المتوقع أن يتجاوز سوق اليد اليدوية الروبوتية العالمية 3.035 مليار دولار بحلول عام 2030

ووفقاً لـ Statista ، بلغت سوق اليد اليدوية الروبوتية العالمية حوالي 1.16 مليار دولار أمريكي في عام 2021. الطلب على اليد اليدوية قوي في قطاعات مثل الأتمتة الصناعية ،الطيرانوتتوقع ستاتيستا أن يرتفع حجم السوق من 1.16 مليار دولار أمريكي في عام 2021 إلى 3.035 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030 ، مع نمو سنوي متراكم قدره 10.9٪ من عام 2022 إلى عام 2030.في نفس الوقت، من المتوقع أن يرتفع حجم السوق العالمي للأيدي اليدوية الروبوتية من 507500 وحدة في عام 2021 إلى 1.4121 مليون وحدة في عام 2030 ، مع نمو سنوي متراكم يبلغ 11.7٪ من عام 2022 إلى عام 2030.

توقعات السوق للسوق العالمية للأجهزة الآلية اليدوية (2021-2030، بالمتعلقة بالملايين من الدولارات)

حالياً، بعض منتجات اليد المهارة في مرحلة استكشافية مبكرة، بما في ذلك البعثات الفضائية خارج المركبات،وتجميع المكونات الصغيرة على خطوط الإنتاج.

روبوت روبونات ناسا مجهز بأيدي بارعة تطورت بنفسه

في استكشاف الفضاء الجوي ، تشمل الأمثلة الناجحة يد روبونات من وكالة ناسا ويد روبونات2 المهارة ، ويد DLR-I و DLR-II المهارة من مركز الفضاء الجوي الألماني.من المتوقع أن DEXHAND لقبض وتشغيل أدوات EVA مثل المساميرالمقصات، المقصات الصغيرة، الفرش، المطرقات، المجاري، المقطعات، الكابلات (الكثير) ، المفاتيح السينية، ومفاتيح المسامير التلقائية ذات قبضة المسدس (والتي تدعم آليات تشغيل الزناد).

في مجال إعادة التأهيل الطبي، يركز التركيز على الاحتياجات الاصطناعية.يستخدم اليدين الاصطناعية الحيوية المرنة للغاية عادة أنظمة التحكم القائمة على التعرف على الأنماط لتحقيق التحكم في حركة المفاصل بمعدلات حرية متعددةوتشمل الأمثلة السرعة SensorHand Speed من Ottobock، والأيدي المهارة Bebionic و Michelangelo، و Open Bionics' Hero Arm.