कुशल हाथों के विकास की प्रवृत्ति का गहन विश्लेषण

कुशल हाथ मानवतावादी रोबोटों के "मस्तिष्क" के लिए एक महत्वपूर्ण वाहक हैं ताकि कुशल संचालन और मानव-मशीन बातचीत प्राप्त हो सके, उच्च एकीकरण और बुद्धि की ओर विकसित हो सके।कुशल हाथ अत्यधिक लचीले और जटिल अंत प्रभावक हैं जो रोबोट और पर्यावरण के बीच बातचीत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैंमानव हाथों की विभिन्न कुशल पकड़ और जटिल परिचालन क्षमताओं की नकल करने की उनकी क्षमता के कारण, उनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, चिकित्सा देखभाल,और बुद्धिमान निर्माणस्टैटिस्टा के आंकड़ों के अनुसार, रोबोटिक दस्त हाथों के लिए वैश्विक बाजार का आकार 2021 में लगभग 1.16 बिलियन अमरीकी डालर था, और यह 2030 तक 3.035 बिलियन अमरीकी डालर तक बढ़ने की उम्मीद है।10 के सीएजीआर के साथवर्ष 2022 से वर्ष 2030 तक 0.9 प्रतिशत।

हाल के वर्षों में कम लागत वाले, मॉड्यूलर कुशल हाथ बाजार का ध्यान केंद्रित हो गए हैं

एक नए प्रकार के अंत प्रभावक के रूप में, रोबोट के कुशल हाथ रोबोट और पर्यावरण के बीच बातचीत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों ने दक्ष हाथ अंत इकाइयों पर व्यापक शोध किया हैतीन उंगलियों वाले दस्त हाथों से लेकर पांच उंगलियों वाले बायोनिक दस्त हाथों तक, अनुप्रयोग औद्योगिक और सामान्य परिदृश्यों में फैले हुए हैं।कुशल हाथों के कौशल सरल पकड़ से अधिक जटिल कार्यों के लिए विकसित हुए हैं जैसे कपड़े तह करना और बोल्ट घुमाएंउच्च परिशुद्धता और स्पर्श संवेदन के माध्यम से, वे वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों में परिचालन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।

दक्ष हाथों के प्रारंभिक प्रतिनिधि उत्पाद

1970 के दशक के बाद से, रोबोटिक हाथ इकाइयों ने विभिन्न परिचालन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सरल ग्रिपर से बायोनिक कुशल हाथों में संक्रमण किया है।इस अवधि के प्रतिनिधि उत्पादों में जापान के "इलेक्ट्रोटेक्निकल प्रयोगशाला" से ओकाडा दस्त हाथ शामिल हैं।, " स्टैनफोर्ड / जेपीएल संयुक्त राज्य अमेरिका में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय से कुशल हाथ, और यूटा / एमआईटी संयुक्त रूप से एमआईटी और यूटा विश्वविद्यालय द्वारा विकसित कुशल हाथ।यद्यपि शुरुआती कुशल हाथ लचीले नहीं लगते थे, उनके सैद्धांतिक अन्वेषण ने मानव जैसे बहु-उंगली वाले कुशल हाथों पर शोध की नींव रखी,बहु-उंगली वाले दस्त हाथों के बाद के डिजाइन के लिए मूल्यवान सैद्धांतिक और व्यावहारिक अनुभव प्रदान करना.

20वीं सदी के अंत तक, रोबोटिक कुशल हाथ तेजी से विकास के चरण में प्रवेश कर गए।बहु-उंगली वाले कुशल हाथों ने उच्च एकीकरण और संवेदी क्षमताओं की ओर विकसित होना शुरू कर दियाइस अवधि के विशिष्ट उत्पादों में जर्मन एयरोस्पेस सेंटर के डीएलआर-आई और डीएलआर-आईआई दस्त हाथ शामिल हैं, जिसमें 25 सेंसर एकीकृत थे, जिनमें कृत्रिम त्वचा के समान स्पर्श सेंसर शामिल थे,संयुक्त टोक़ सेंसरहालांकि, बहु-उंगली वाले कुशल हाथों को उच्च विनिर्माण लागतों जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ा।खराब विश्वसनीयताइसलिए, हाल के वर्षों में, हल्के, मजबूत, मॉड्यूलर और कम लागत वाले कुशल हाथ बाजार का ध्यान केंद्रित हो गए हैं।

बहु-उंगली वाले कुशल हाथों के डिजाइन, ड्राइविंग और ट्रांसमिशन संरचनाओं का विश्लेषण

उत्पाद डिजाइन के संदर्भ में, कुशल हाथ संरचनाओं को मुख्य रूप से आंतरिक रूप से संचालित, बाहरी रूप से संचालित और संकर-संचालित डिजाइनों में विभाजित किया जाता है। तकनीकी सीमाओं के कारण,प्रारंभिक दस्त हाथ आमतौर पर बाहरी रूप से संचालित डिजाइनों का उपयोग कियाएकीकृत संयुक्त मोटर्स के विकास के साथ, ड्राइवरों के आकार और ट्रांसमिशन सटीकता में काफी सुधार हुआ है,और आंतरिक रूप से संचालित डिजाइन मुख्यधारा के तकनीकी मार्ग बन गए हैं, छोटे हाथों के साथ लघुकरण की ओर बढ़ रहे हैं।

दक्ष हाथ से ड्राइविंग के तरीकों की तुलना (ड्राइविंग विधि के अनुसार वर्गीकृत)

दक्ष हाथ मुख्य रूप से विद्युत मोटर्स, वायवीय प्रणालियों या आकार-स्मृति मिश्र धातुओं द्वारा संचालित होते हैं। विद्युत मोटर संचालित हाथ वर्तमान में प्राथमिक रूप हैं,उच्च ड्राइविंग शक्ति जैसे फायदे प्रदान करता हैहाल के वर्षों में, छोटे कुशल हाथों के लिए सर्वो मोटर तकनीक तेजी से विकसित हुई है,और बाजार में कई उत्कृष्ट रोबोट डिक्टेरेस हैंड कंपनियां उभरी हैं।हालांकि वायवीय संचालित प्रणालियों की लागत कम है, लेकिन कम कठोरता और खराब गतिशीलता जैसे नुकसान हैं।शुरुआती वायवीय ड्राइव जापान में उत्पन्न हुए थे और उन्हें वाई के आकार और फ्लैट के आकार के फिंगर ग्रिपर में विभाजित किया जा सकता है, 16 मिमी, 20 मिमी, 25 मिमी, 32 मिमी और 40 मिमी के सिलेंडर व्यास के साथ। जापानी एसएमसी वायवीय उंगलियों का वर्तमान में औद्योगिक परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।आकार-स्मृति मिश्र धातु संचालित प्रणाली ज्यादातर प्रयोगात्मक चरण में हैंजबकि वे तेज ड्राइविंग गति प्रदान करते हैं, उनके पास कम स्थायित्व है और लंबे समय तक उच्च भार के उपयोग के लिए अनुपयुक्त हैं।

बहु-उंगली वाले दस्त हाथों का वर्गीकरण

संचरण के तरीकों के संदर्भ में, दस्त हाथों को टेंडन-ड्राइव, गियर-ड्राइव और लिंकेज-ड्राइव प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है।तन्य-संचालित हाथों में सरल संरचना और लचीला नियंत्रण होता है लेकिन नियंत्रण सटीकता और पकड़ की ताकत की कमी होती हैगियर चालित हाथ उच्च नियंत्रण सटीकता प्रदान करते हैं, लेकिन जटिल और महंगे हैं। लिंकेज चालित हाथ बड़ी वस्तुओं को पकड़ सकते हैं और कॉम्पैक्ट डिजाइन हैं,लेकिन वे लंबी दूरी के नियंत्रण में कठिनाइयों का सामना करते हैं और सीमित पकड़ने की जगह प्रदान करते हैं.

अगले दशक में अनुमानित तीन गुना वृद्धिः 2030 तक वैश्विक रोबोटिक डिक्टेरेस हैंड मार्केट 3.035 बिलियन अमरीकी डालर से अधिक होने की उम्मीद है।

स्टैटिस्टा के अनुसार, 2021 में वैश्विक रोबोटिक दस्त हाथ बाजार लगभग 1.16 बिलियन अमरीकी डालर था। औद्योगिक स्वचालन जैसे क्षेत्रों में दस्त हाथों की मांग मजबूत है,एयरोस्पेसस्टैटिस्टा का अनुमान है कि बाजार का आकार 2021 में 1.16 बिलियन डॉलर से बढ़कर 2030 तक 3.035 बिलियन डॉलर हो जाएगा, जिसमें 2022 से 2030 तक 10.9% का सीएजीआर होगा।उसी समय, 2021 में 507,500 इकाइयों से बढ़कर 2030 में 1.4121 मिलियन इकाइयों तक पहुंचने की उम्मीद है, 2022 से 2030 तक 11.7% की सीएजीआर के साथ।

वैश्विक रोबोटिक हठी हाथ बाजार (2021-2030, मिलियन अमरीकी डालर में) के लिए बाजार पूर्वानुमान

वर्तमान में कुछ कुशल हाथ उत्पाद प्रारंभिक अन्वेषण चरण में हैं, जिनमें अंतरिक्ष यान के अतिरिक्त वाहन मिशन, बायोनिक प्रोस्थेटिक्स, दूरस्थ सर्जरी,और उत्पादन लाइनों पर छोटे घटकों की असेंबली.

नासा का रोबोनाउट रोबोट स्वयं विकसित कुशल हाथों से लैस

एयरोस्पेस अन्वेषण में, सफल उदाहरणों में नासा के रोबोनाउट हाथ और रोबोनाउट2 दस्त हाथ, और जर्मन एयरोस्पेस सेंटर के डीएलआर-आई और डीएलआर-आईआईडी दस्त हाथ शामिल हैं।DEXHAND से ईवीए उपकरण जैसे कि टंग्स को पकड़ने और संचालित करने की उम्मीद है, कैंची, छोटे कटर, ब्रश, हथौड़े, खांचे, कटर, केबल (बहुविध), हेक्स चाबी, और पिस्तौल-ग्रिप स्वचालित स्क्रूड्राइवर (उनके ट्रिगर-स्विचिंग तंत्र का समर्थन) ।

चिकित्सा पुनर्वास के क्षेत्र में, ध्यान प्रोस्थेटिक जरूरतों पर है।अत्यधिक लचीले बायोनिक कृत्रिम हाथ आमतौर पर कई डिग्री की स्वतंत्रता के साथ जोड़ों की गति नियंत्रण प्राप्त करने के लिए पैटर्न मान्यता आधारित नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करते हैंउदाहरणों में ओटोबॉक के सेंसर हैंड स्पीड, बेबियोनिक और मिशेल एंजेलो के कुशल हाथ और ओपन बायोनिक्स के हीरो आर्म शामिल हैं।