操作与抓取

远程柔顺中心

远程柔顺中心是一种巧妙的弹性装置,装在机器人手腕和夹爪之间。当被夹住的零件因为碰到东西而被推歪或顶斜时,它不会硬顶回去,而是恰到好处地、温和地让一让。想象把钥匙插进一把很紧的锁:你的手指不会死死攥住钥匙,而是让它能稍微晃动、滑移,直到对准锁孔,然后顺势插入。远程柔顺中心装置就是把这种“肯让步”的余地内置进机器人的手里,于是一个稍有偏差的零件在接触目标时能自我纠正,而不是卡死或刮蹭。

藏在名字里的关键,是“让步”到底绕着哪一点发生。装置内部是一些倾斜布置的柔性元件(橡胶块或细金属梁),它们的排布让自然的转动与滑移点落在夹爪前方——通常就在被插入零件的尖端附近,而这个点离装置本身可能有好几厘米远。这个远处的平衡点,就是“远程中心”。因为零件绕着自己的尖端转动,插入过程中一个小小的侧向力主要产生侧移(纠正位置),一个小小的扭力主要产生偏摆(纠正角度),于是这两种纠正基本上各自独立,不会纠缠在一起、把卡滞弄得更糟。每一次接触的轻推,都干净利落地化解掉一种偏差。

远程柔顺中心装置是被动的,也就是说它完全不用电机、传感器或计算机控制——它只是经过设计成型的弹簧,所以反应瞬时、永不滞后。早在机器人拥有快速力觉之前,它就是“轴孔装配”(插销、轴承、接插件)经典而廉价的解决办法。代价是它的几何形状只为某一种零件尺寸和某一个接近方向调好;换一种活儿,往往就得换一个装置。如今的机器人越来越多地通过软件(主动柔顺)获得类似的“肯让步”行为,但远程柔顺中心依然是一个极其简洁的范例,展示了如何让机械结构、而非计算,来吸收误差。

在装配线上,机器人把一根光滑的钢销往一个偏了半毫米的孔里送。若手腕是刚硬的,钢销就会顶住孔缘卡住;而在手腕与夹爪之间装上远程柔顺中心装置后,孔缘的推力会让钢销绕着自己的尖端偏摆、滑移,直到对准,然后干净利落地落入——不用传感器、不用软件、也不必重试。

被动的远程柔顺中心让稍有偏差的销钉在轴孔插入时自行纠正。

这里说的“柔顺”只是指受力时肯弯曲、肯移动的特性,也就是“刚硬”的反面,而不是“遵守规则”的意思。远程柔顺中心有时也简称 RCC;它是阻抗控制在机械层面的被动“表亲”,后者用软件实现类似的“让步”效果。

又称
RCCRCC device顺应中心順應中心