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在生产制造过程中，机器人有许多可能的应用。常见的应用之一是在组装环节。机械臂能够执行重复性任务并准确地完成，而人的手臂和手不可避免地会产生错误，并且容易疲劳。机械夹具机理可以替代人手的许多功能，在密闭空间工作或用于抓取易碎部件时，这尤其有用。
波士顿大学近期研发了一种可以替代现有机械夹具选择的解决方案。通过以下阅读，将了解到现有的机械夹种类，以及波士顿大学所开发的磁性机械夹具及实施它的利弊。
机械臂上的末端执行器
先让我们花一点时间回顾一下机械臂的各个部分。就像人的手臂一样，机械臂上有模仿肘部，腕部和手部的关节。复制运用机械臂的肘部和腕关节画的宽笔画，对于机器来说会比复制人手画的更为容易。
机械臂的末端通常称为机器人末端执行器、机械夹具或机械夹手。无论选择哪个术语，在装配线上配备适当的机械夹都面临着更多的挑战。机器人公司已经生产了一系列机械夹，试图满足制造商的需求。
例如，有两个和三个手指的机械夹。它们通常分别用于夹起扁平和圆形物体。尽管这种类型的机械夹可以夹取多种形状的物品，但无法夹取微小的工件，例如细小的螺钉。吸盘吸取物品时会在小物件周围形成真空密封，以确保它们不会掉落。但是却不够精确，而且形状不规则或者有孔的物品是无法被吸取的。干扰器依靠压实不规则物体周围的珠子或其他材料的小颗粒，但同样会失去精确度，并可能损坏易碎物品。于是，电磁式机械夹从众多不完善的解决方案中诞生了。
什么是磁性机械夹具，以及如何使用它？
磁性机械夹具为处理微小的工件提供了一种方法。由于依赖磁性，这种类型的末端执行器仅可以用于含铁材料。该机械夹通常不依靠抓取机制，而是将物体闩锁到它的平坦表面。
这种机械夹也是节省能量的有效方法。其他类型的机械夹依靠持续的气压或水压来产生运动并夹取工件。不过制造商也可以根据生产的产品，在电磁体或永磁体之间进行选择。
电磁体只需要很小的电脉冲就可以将工件磁化到机械夹上。然后便可以将工件保持在原位，直到另一个小电荷中断了磁流。另一方面，在没有任何电的情况下，永磁体也可以运行。这对于即使是小火花也可能造成危险的环境来说，是一个理想选择。这种类型的末端执行器需要用细小的大头针状物体来移下工件。
尽管磁性机械夹具有巨大的潜力，但远非理想。精确度仍然是一个问题，施加在被抓物体上的压力也一样。通过继续阅读，将会对这种解决方案的优缺点有更多的了解。
使用磁性机械夹的利弊
与任何技术解决方案一样，对磁性机械夹的选择也有其利弊。首先，让我们研究一下它的优势。
这种类型的操纵器通常用表面来对物体进行抓取。这减轻了机器人手指过大或过于统一而无法处理小的或不规则形状的物件的问题。它还具有快速的抓取速度。电磁式机械夹可以立即开启，这使得抓取和卸下物体更为容易。
这也是一种灵活的，进而具有成本效益的选择。制造商无需购买不同尺寸的两指或三指机械夹，也不必定期更换机械夹。与真空机械夹不同，磁性机械夹可以抓取带有孔状或不规则凹槽的零件。还需要注意的是，这种类型的末端执行器通常维护成本低。这些都是可以极好的可以对它进行考虑的点，但是我们必须权衡它的弊处。首先要提到的是，物件很容易脱落。
根据磁性机械夹的强度，即使与周围的工人发生很小的碰撞或预期之外的服务，也可能导致工件从平面掉落。由于磁强度通常较低且很精确，因此不止碰撞会阻断它，甚至从指尖上掉落的油脂也可以降低磁力并阻断生产。而当将组合件安装到最终产品上时，加工屑可能仍会附着在夹具上。
同样地，用永磁体机械夹使零件保持磁化并不少见。即使您设法将机械夹移走，新磁化的零件也可能将自身附着到另一块金属上。这是本篇所列的磁性夹具的最后一个缺点，也就是说它只能处理铁磁性材料。
纽约州立大学水牛城分校的创新型研发
对于许多类型的机械夹，包括磁性机械夹，问题是机械夹的牢固性。具体而言，牢固度通常是固定的。这意味着在搬运或放置时，小而易碎的物体很容易脱落或破碎。布法罗大学的动态抓取器提供了一种自适应解决方案，很好地模拟了人手的可变刚度。
纽约州立大学水牛城分校团队创建的操纵器可以吸收意外接触产生的额外能量。由于许多带有磁性机械夹的协作式机器人与人并肩工作，因此这是一项重要的改进。为了证明他们的设计可以处理的物体的易碎性，该团队拍摄了自己撞上了夹取着意大利面条的磁性末端执行器的片段。
他们的目的是双重的，一方面是为了展示磁铁可以用于夹取铁片以外的材料，另一方面是为了表明即时特别细的面条也不会由于意料之外的接触而破裂。
设计的特色是两个手指的手以及每个手指上配备的磁铁。磁铁之间的空间都是预先设置好的，以对目标材料产生一种牢固的抓取力。发生碰撞时，机械夹将吸收多余能量并进行重新分配，以保持两个磁化手指间的理想距离。
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