德国卡尔斯鲁厄的卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究人员开发了一套机器人系统,能够评估故障产品中的故障,然后在降低损坏有价值部件风险的情况下对其进行拆解。该系统将预测算法与执行拆解过程的机器人操作结合起来,并在每个阶段检查结果,在出现意外行为时更新计划。
随着工业机器人在制造业各领域的普及,这一方向的重要性日益凸显。据国际机器人联合会称,目前全球使用的工业机器人数量已超过400万台。研究人员预计,随着工业生产扩大,到2030年这一数字将增至1600万台以上。这也提出了一个问题:当这些系统和产品发生故障时,应如何处理它们,而不是将其丢弃或整体替换。
适应故障的拆解
KIT的系统依赖故障产品及其每个部件的CAD模型,使其能够理解各组件如何运动,并发现偏离预期行为的情况。系统还使用数学模型来估算部件遭受的损坏。例如,磨损部件的移动距离可能小于预期,而未拧紧的螺钉移动幅度可能更大;变形部件的自由度也可能与其原始设计相比发生变化。
在操作开始时,系统会对产品内部可能发生的情况形成初步判断,然后通过移动部件并观察其响应来检验这一判断。如果结果与预期不符,系统就会调整操作方式。在研究人员展示的示例中,系统最初尝试拧下螺钉;但在模拟螺钉卡住的情况并观察到它仍留在原位后,系统转而研磨周围材料,以移除该部件。
系统还可以确定哪些部件必须保持完好,并根据其重要性调整拆解策略。这种方法降低了在发现某个部件卡住或损坏、需要采用不同方法之前执行大量步骤的可能性。
从拆解走向循环经济
系统设计者之一扬·鲍姆加特纳表示,使用新部件制造产品更加容易理解,因为其步骤已经确定,不包含预期之外的偏差;而拆解故障产品则无法预测。他认为,该系统可以帮助维修旧设备,而不是将其丢弃,从而减少废弃物并支持循环经济。
鲍姆加特纳设想的未来方向,是扩大系统规模,配置许多机器人手臂,每个手臂在拆解的不同阶段使用专门工具。这可能会形成一座专门拆解各种产品的工厂,类似于生产汽车的工业机器人制造工厂,但其流程将以回收部件为目标。
如果系统扩展成功,它可以成为自动化流程的一部分:取出故障部件,进行更换,然后重新组装设备。鲍姆加特纳提出的目标是实现一种成本,使维修电子设备的费用低于生产新设备。
这项研究在2026年于维也纳举行的国际机器人与自动化会议(ICRA)上展示。该材料于2026年8月11日更新,以明确拆解系统是为一般产品设计的,而不仅仅是为机器人设计的。