机器人越来越多地取代食品加工厂中的人类。优点之一是,在机器人工作的地方,可以避免人员污染产品。问题在于,一些产品(包括精致的水果和蔬菜)可能过于敏感,机器人无法处理。
德国食品技术研究所认识到了这个问题,并接受了设计技术的挑战,该技术可以处理敏感产品而不损坏它们。目标有三个:
- 开发一种新型弹性体(一种聚合物)夹具,用于卫生处理未包装食品
- 设计一种机器人抓手,能够抓取敏感物品而不会在此过程中破坏它们
- 设计一种既灵活又安全的夹具,用于抓取不同形状、尺寸和表面光洁度的食品。
其结果是新型弹性体夹具,用于机器人卫生地处理未包装的食品。
该研究所的克努特·弗兰克 (Knut Franke) 在今年德国科隆举行的 Anuga FoodTec 博览会上提出了这一想法,他表示:“该设计的灵感来自于人手,人手在抓握和握持方面具有非常高的灵活性。”
“这是通过五个手指来达到的,这些手指或多或少可以单独移动,”他说。 “此外,人类的手指在抓握和握持过程中可以跟随轮廓。另一方面是可以以非常紧凑的方式设计它,而无需机械接头。由于采用软材料,夹持力不像硬质夹持器那样准时,而是分布在更大的区域,从而减少了峰值力。”
基于弹性体的抓取技术在处理食品方面具有很大的潜力,并且与传统的抓取器相比,它具有多种优势,包括卫生和灵活性。
该技术的适应性足以夹持不同形状和尺寸的产品,并且易于制造。由于它使用 TPE(注塑成型),因此可以廉价制造。该抓取系统也具有广泛的应用范围。
食品夹具的要求
虽然这看起来是相当简单的技术,但夹具必须满足多项要求才能用于食品。如今,市场上有多种类型的夹具,包括机械夹具、气动夹具(过压和欠压)、电动夹具和粘合夹具。并非所有食品都适合敏感食品。
弗兰克说,例如,机械夹具可能会受到抓力的挑战。通常,它们使用形式或强制锁定连接,这可能会导致产品损坏。由于真空夹具将液体吸入系统,因此它们的使用可能会导致沉积物和潜在的污染。因此,两者在食品安全和质量方面都不适合。
Franke 表示,从技术上讲,食品加工中使用的夹具需要满足许多要求,包括抓取时间和长度、抓取力以及必须抓取的工件数量。
被抓握的物体受到许多因素的影响,包括形状、质量、表面特性、干燥度、粘性和硬度。硬度和形状在农产品加工中尤为重要。环境条件,包括温度和湿度,也是需要考虑的要点。还需要灵活性,尤其是在处理食品的自然变化时。
“一般来说,弹性体夹具的原理是基于机械夹具的,”弗兰克说。 “但是,与食品表面接触的抓手材料不是硬金属或塑料材料,而是软弹性体。”
第二个主要区别是夹具功能原理。
“因为只有柔软的手指会因压力而弯曲,所以不需要接头或类似的结构,使得这些夹具在机械上非常简单,”他说。
不过,也许最重要的特点是其紧凑的设计,这使其成为在卫生要求较高的环境中使用的理想选择。
“夹具的设计是完全可清洁的,因为避免了可能积聚产品残留物的孔和间隙,”Franke 说。
该设计使其特别易于清洁,这对食品加工公司来说是一个好处。
夹具的设计是来自三个不同研究机构的德国研究项目的成果。德国食品技术研究所提出了该项目的想法,以及在食品抓取应用方面的经验。 Fraunhover AVV 进行了施工,德国橡胶技术研究所选择了弹性体材料。