Analyse approfondie de l'évolution des mains habiles

Les mains délicates sont un support important pour le "cervelet" des robots humanoïdes afin d'obtenir des opérations délicates et une interaction homme-machine, en se développant vers une intégration et une intelligence élevées.Les mains habiles sont des effets finaux très flexibles et complexes qui jouent un rôle clé dans l'interaction entre les robots et l'environnementEn raison de leur capacité à imiter les différentes saisissements habiles et les capacités opérationnelles complexes des mains humaines, ils sont largement utilisés dans des domaines tels que l'aérospatiale, les soins médicaux,et la fabrication intelligenteSelon les données de Statista, la taille du marché mondial des mains droites robotisées était d'environ 1,16 milliard de dollars en 2021 et devrait atteindre 3,035 milliards de dollars d'ici 2030,avec une CAGR de 100,9% de 2022 à 2030.

Les mains habiles modulables et peu coûteuses sont devenues l'objet de l'attention du marché ces dernières années.

En tant que nouveau type d'effecteur d'extrémité, les mains robotisées à la dextérité jouent un rôle essentiel dans l'interaction entre les robots et l'environnement.Des universités et des instituts de recherche nationaux et internationaux ont mené des recherches approfondies sur les unités de fin de main habiles.De la main à trois doigts à la main à cinq doigts, les applications couvrent des scénarios industriels et généraux.Les compétences des mains habiles ont évolué de simples prises à des tâches plus complexes comme plier des vêtements et visser des boulons.Grâce à des capteurs tactiles et de haute précision, ils répondent aux exigences opérationnelles dans des scénarios réels.

Les premiers produits représentatifs des mains habiles

Depuis les années 1970, les unités de main robotisées sont passées d'une simple pince à main à une main bionique habile pour répondre à diverses exigences opérationnelles.Parmi les produits représentatifs de cette période, on trouve la main de Okada, du laboratoire électrotechnique japonais., " la main habile Stanford / JPL de l'Université de Stanford aux États-Unis, et la main habile Utah / MIT développée conjointement par le MIT et l'Université de l'Utah.Bien que les premières mains habiles n'apparaissent pas souples, leur exploration théorique a jeté les bases de la recherche sur les mains à plusieurs doigts,fournissant une expérience théorique et pratique précieuse pour la conception ultérieure de mains à plusieurs doigts.

À la fin du XXe siècle, les mains robotisées et habiles sont entrées dans une phase de développement rapide.Les mains à plusieurs doigts ont commencé à évoluer vers des capacités d'intégration et de détection élevées.Parmi les produits typiques de cette période, on peut citer les mains habiles DLR-I et DLR-II du Centre aérospatial allemand, qui intègrent 25 capteurs, dont des capteurs tactiles semblables à la peau artificielle,capteurs de couple articulairesCependant, les mains habiles à plusieurs doigts ont dû faire face à des défis tels que des coûts de fabrication élevés, des coûts de production élevés et des coûts de production élevés.faible fiabilitéC'est pourquoi, ces dernières années, les mains délicates légères, robustes, modulaires et peu coûteuses sont devenues un objectif du marché.

Analyse de la conception, de la conduite et des structures de transmission de la main à plusieurs doigts

En termes de conception de produit, les structures de main habiles sont principalement divisées en conceptions à entraînement interne, à entraînement externe et à entraînement hybride.les premières mains habiles utilisant généralement des conceptions à entraînement externeAvec le développement des moteurs à joints intégrés, la taille des entraîneurs et la précision de la transmission se sont considérablement améliorées.Les technologies de l'information et de l'information sont devenues la principale voie technologique, avec des mains habiles tendant vers la miniaturisation.

Comparaison des méthodes de conduite manuelle habiles (catégorisées par méthode de conduite)

Les mains habiles sont principalement entraînées par des moteurs électriques, des systèmes pneumatiques ou des alliages de mémoire de forme.offrant des avantages tels qu'une grande résistance à la tractionCes dernières années, la technologie du servo-moteur pour petites mains habiles a évolué rapidement.et plusieurs entreprises de main robotisées habiles ont émergé sur le marchéLes systèmes à propulsion pneumatique, bien que moins coûteux, présentent des inconvénients tels qu'une faible rigidité et de mauvaises performances dynamiques.Les premiers entraînements pneumatiques sont originaires du Japon et peuvent être divisés en pinces à doigts en forme de Y et plates.Les doigts pneumatiques japonais SMC sont actuellement largement utilisés dans les scénarios industriels.Les systèmes basés sur des alliages à mémoire de forme sont pour la plupart en phase expérimentaleBien qu'ils offrent une vitesse de conduite rapide, ils ont une faible durabilité et ne sont pas adaptés à une utilisation à long terme à forte charge.

Classification des mains à plusieurs doigts

En termes de méthodes de transmission, les mains habiles sont classées en types à actionnement tendineux, à actionnement à engrenages et à actionnement par liaison.Les mains à tendon ont une structure simple et une commande flexible, mais manquent de précision de commande et de force de saisie.Les aiguilles à engrenages offrent une grande précision de contrôle, mais sont complexes et coûteuses.Mais ils rencontrent des difficultés dans le contrôle à longue distance et offrent un espace de prise limité..

Croissance triplée prévue au cours de la prochaine décennie: le marché mondial de la main habile robotisée devrait dépasser 3,035 milliards USD d'ici 2030

Selon Statista, le marché mondial des mains droites robotiques était d'environ 1,16 milliard de dollars en 2021. La demande de mains droites est forte dans des secteurs tels que l'automatisation industrielle,l'aérospatialeStatista prévoit que la taille du marché passera de 1,16 milliard de dollars en 2021 à 3,035 milliard de dollars d'ici 2030, avec un TCAC de 10,9% de 2022 à 2030.En même temps, le volume mondial du marché des mains droites robotisées devrait passer de 507 500 unités en 2021 à 1,4121 million d'unités en 2030, avec un TCAC de 11,7% de 2022 à 2030.

Prévisions de marché pour le marché mondial des mains droites robotisées (2021-2030, en millions de USD)

Actuellement, certains produits de main habile sont en phase d'exploration précoce, y compris les missions extra-véhiculaires de vaisseaux spatiaux, les prothèses bioniques, la chirurgie à distance,et assemblage de petits composants sur les lignes de production.

Le robot Robonaut de la NASA équipé de mains habiles développées par lui-même

Dans l'exploration aérospatiale, des exemples réussis incluent la main Robonaut de la NASA et la main habile Robonaut2, et les mains habiles DLR-I et DLR-II du Centre aérospatial allemand.Le DEXHAND doit saisir et utiliser des outils EVA tels que des pinces, ciseaux, petites couteaux, pinceaux, marteaux, pelles, couteaux, câbles (multiple), clés hexagonales et tournevis automatiques à poignée de pistolet (supportant leurs mécanismes de déclenchement).

Dans le domaine de la réadaptation médicale, l'accent est mis sur les besoins en prothèses.Les mains prothétiques bioniques hautement flexibles utilisent généralement des systèmes de contrôle basés sur la reconnaissance de motifs pour obtenir un contrôle du mouvement articulaire à plusieurs degrés de libertéLes exemples incluent la vitesse SensorHand d'Ottobock, les mains habiles de Bebionic et Michelangelo, et le bras héros d'Open Bionics.