机器人与自动化

卡尔斯鲁厄理工学院机器人拆解故障产品并保护可挽救部件

卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员开发了一套机器人系统,能够预测产品故障,随后改变拆解方式,以保护重要部件。随着全球对工业机器人依赖的扩大,该系统旨在支持维修和再利用,推动循环经济。

2026-08-10
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certi.news Editorial Team
卡尔斯鲁厄理工学院机器人拆解故障产品并保护可挽救部件

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。

新闻来源
IEEE Spectrum Robotics
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certi.news Editorial Team

你需要知道的

卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员开发了一套机器人系统,能够在拆解产品过程中适应故障,旨在保护可维修或可重复使用的部件。该研究在 ICRA 2026 大会上展示,而其广泛的工业应用仍是研究人员未来的愿景。

  • 该系统会评估故障类型,然后选择合适的拆解方式,以减少对有价值部件的损坏。
  • 系统结合 CAD 模型、预测算法和机器人操作,并在出现意外行为时更新计划。
  • 系统能够确定哪些部件应保持完好,并据此调整拆解策略。
  • 该项目旨在支持设备维修和部件再利用,并在循环经济框架下减少废弃物。
  • 研究人员设想未来使用机器人手臂和专用工具来提取受损部件、替换这些部件并重新组装设备。

常见问题

系统如何处理卡住或受损的部件?

系统会测试部件的响应情况;如果实际情况与预期不符,就会调整计划。例如,它会从尝试拧下卡住的螺钉改为磨掉其周围的材料。

系统依赖哪些数据?

系统依赖产品及其部件的 CAD 模型,以及用于评估每个部件所受损伤的数学模型。

该项目的环境和经济目标是什么?

项目旨在维修旧设备并回收部件,而不是将其丢弃,同时支持循环经济并减少废弃物。

该研究在哪里展示?

该研究在 2026 年于维也纳举行的国际机器人与自动化大会 ICRA 上展示。

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