革命性的机器人技术：减少90%的能源消耗！

革命性的机器人技术：减少90%的能源消耗！

2025 年 3 月 31 日至 4 月 4 日，汉诺威工业博览会将成为创新机器人技术的展示场所，由来自德国汉诺威工业大学的 Stefan Seelecke 和 Paul Motzki 教授介绍 萨尔大学 。在 2 号展厅的萨尔展位 B10，他们将展示其开创性的产品 形状记忆技术 前。该技术有望大幅降低工业能耗——与现有系统相比，能耗降低高达 90%。

能源是工业中最大的成本因素之一。高消费水平不仅对运营成本产生重大影响，而且对气候也产生重大影响。基于形状记忆材料的新型驱动技术是应对这一挑战的解决方案。机械臂通常会持续消耗能量，而当今的许多抓取系统都是气动的，这会产生额外的噪音。先前的技术在小型化和重新编程方面遇到了需要克服的限制。

形状记忆技术的好处

将在展会期间展示的新型机器人抓取系统的开发采用了特定的形状记忆合金（SMA）。这些材料能够记住它们的原始形状，这对于制造轻质且灵活的机器人夹具非常重要。真空夹具和钳式夹具的原型将在现场展示。这些抓取系统可以高效甚至无能源地处理工件。

一种创新方法依赖于全电动抓取系统，该系统采用镍钛丝束作为人造肌肉。镍钛合金具有两种不同的晶格结构，当施加电流脉冲时，它们会发生转变。这允许令人印象深刻的动作。一根直径仅为 500 微米的金属丝可以拉动超过 10 公斤的拉力，并创造了一项世界纪录：20 根直径为 25 微米的金属丝在 200 赫兹下可达到 5 牛顿的拉力。

适应性强的抓取系统

工程师们开发出了可以适应不同工件的弹性夹持系统。夹具的优点是不需要任何额外的传感器；电线自动提供相关数据。钳子夹持器原型的夹持力为 4 牛顿，并且在尺寸和力量方面均可扩展。此外，真空夹具仅使用短电流脉冲产生可持续的真空。

研究团队正在汉诺威工业博览会寻找合作伙伴，以进一步开发这项技术。形状记忆技术应用于众多领域，包括医疗技术、汽车工业和航空航天。 FGL 的特点是能够实现 8-10% 的可逆膨胀。镍钛合金的一个特殊性能是它们具有两种晶体结构：低温相的马氏体和高温相的奥氏体。

未来展望与挑战

研究人员看到了形状记忆技术的美好前景，特别是在自动化技术和轻质高效组件方面。对更轻材料的需求也影响了机电一体化，形状记忆技术在机电一体化中发挥着至关重要的作用。波鸿鲁尔大学正在研究这些合金的新形式，这些合金不仅可用于执行器，还可用于医疗技术，例如血管假体或人造心脏瓣膜。

虽然价格预测表明形状记忆技术可能变得更具成本效益，但工程师仍面临一些挑战。镍钛合金使用温度范围的扩大以及 SMA 处理经验的缺乏导致了必须克服的障碍。尽管如此，对这些创新材料的需求仍然很高，这为未来带来了令人兴奋的机遇。