卡尔斯鲁厄大学研发模块化双臂机器人可拆解维修非标工控设备

工业控制设备如可编程逻辑控制器（PLC）和伺服驱动器是工厂运行的核心，但这类设备在设计之初并未考虑机器人拆解或部件更换的需求。不同型号的螺丝位置、卡扣刚度及连接器拆卸方法各异，传统依赖人工经验的操作对机器人而言如同“每次不同的拼图”。德国卡尔斯鲁厄应用技术大学马克西米利安·鲁赫（Maximilian Ruhe）领衔的研究团队为此提出了一套解决方案：模块化双臂机器人单元。

该系统由两台协作机械臂、可更换工具、腕部安装的RGB-D相机以及力/扭矩传感器组成。控制层面采用ROS 2操作系统与行为树架构，并通过源自设备CAD数据的“设备图”集中管理拆解流程、访问路径、所需工具及拆卸方向。系统同时支持远程操作、数字孪生仿真与基于学习的接触技能，旨在推动从“故障后人工拆解”向“机器人自主判断并拆解”的过渡。

研究团队在三种代表性实际硬件上进行了操作验证，确认任务涵盖广泛动作，包括拧下螺丝、收集断裂紧固件、释放卡扣、拆卸连接器，以及通过双臂协同提取电路板，并根据设备状态制定维修策略。其特点在于仿真、远程操作与实际机器运行均通过单一ROS 2接口连接，架构支持分阶段作业流程——先在虚拟空间尝试，必要时人工介入，Zui终自主完成。

目前该成果仍处于概念验证阶段，论文未披露各任务的具体成功率等定量评估数据，主要展示了该架构在功能范围上的可行性。若要真正应用于工厂维护场景，系统在应对型号差异及抗意外损坏条件方面仍需跨越诸多障碍。不过，该单元已能针对非设计用于拆解的设备完成从拧螺丝到提取电路板的全流程操作，为拓展工业机器人应用范围迈出了稳健的一步。