我們每天都會用到電腦、手機、平板等電子產(chǎn)品，但當它們老去、報廢時，往往就成了堆積如山的電子垃圾。如何讓這些被丟棄的設(shè)備重新回到循環(huán)體系，變成可以再利用的資源？

這背后，其實隱藏著一個不那么容易的技術(shù)挑戰(zhàn)——拆解。

報廢電子產(chǎn)品（End of Life，簡稱EOL）的拆解是循環(huán)經(jīng)濟的重要一環(huán)?？此坪唵蔚牟鹦?，其實比裝配更復雜。不同廠商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異極大，螺絲、卡扣、插槽的位置都不一樣，更別提設(shè)備在長期使用后常常會變形、老化。要讓機器人像人一樣靈活地“拆電腦”，并不是一件容易的事。

▍體積小、自由度高，讓機器人能“鉆進機箱里干活”

工業(yè)機器人在生產(chǎn)線裝配環(huán)節(jié)表現(xiàn)出色，但在拆卸端卻鮮少應用，其主要原因在于，傳統(tǒng)夾爪的靈活度不夠高，無法適應復雜、封閉的內(nèi)部空間。

美國德克薩斯州大學城的一支研究團隊注意到這個問題，并從手術(shù)機器人夾爪中獲得啟發(fā)，設(shè)計出一款專為電腦回收場景打造的電纜驅(qū)動機器人夾爪——DeGrip。

DeGrip的最大亮點，在于它同時實現(xiàn)了“小體積”和“高自由度”。

傳統(tǒng)商用夾爪一般為開放空間設(shè)計，結(jié)構(gòu)粗壯、指距寬，不適合在機箱等密閉區(qū)域中操作。例如電腦主板上RAM插槽間距常不足10毫米，普通機械手指往往無法伸入其中而不碰到周邊元件。

而DeGrip輕巧、靈活，能夠在極小空間內(nèi)完成高精度操作。

這款夾爪提供三個自由度（DOF），由底座、腕部、兩個鉗口和相應的關(guān)節(jié)組成。腕部可繞偏航軸旋轉(zhuǎn)，鉗口能繞俯仰軸運動，再加上機器人手臂自身的滾轉(zhuǎn)軸，使其幾乎能在任何方向執(zhí)行拆解操作。

這種運動結(jié)構(gòu)讓DeGrip能以最小的空間消耗，完成復雜角度的姿態(tài)調(diào)整，就像人的手腕和手指那樣協(xié)調(diào)靈活。

更關(guān)鍵的是，它采用了電纜驅(qū)動機制。

傳統(tǒng)的齒輪或連桿傳動在狹小空間中容易受限、增加摩擦和體積，而電纜驅(qū)動則能將執(zhí)行器放在更遠的位置，通過細線纜將動力傳遞到末端。這種結(jié)構(gòu)既保持了高效傳動，又讓夾爪“瘦身”，足以鉆入機箱內(nèi)部完成拆解。

為了防止線纜松弛，團隊在每個驅(qū)動模塊中設(shè)計了帶棘輪的分體式絞盤系統(tǒng)，通過旋轉(zhuǎn)預緊后固定，既保證了張力，又避免了復雜金屬結(jié)構(gòu)的使用，使整體更加輕量化、易制造。

這種設(shè)計讓DeGrip在無需額外力傳感器的情況下，就能通過電流反饋推算夾持力。這種“軟傳感”方式讓夾爪在面對粗糙或不規(guī)則部件時更安全，也減少了機械復雜度。

簡而言之，DeGrip的結(jié)構(gòu)像是一只能“縮骨”的靈巧機械手——它體積小到可以伸進CPU風扇旁的縫隙，又能在不同角度調(diào)整姿態(tài)完成拆解動作，為機器人在復雜機箱環(huán)境中的應用提供了可能。

▍拆電腦前，先在虛擬環(huán)境里“練手”

在實際拆解之前，團隊為DeGrip準備了一個數(shù)字化“練功房”。他們基于NVIDIA Isaac Sim 平臺，搭建了一個虛擬的EOL桌面電腦模型，用來測試這款夾具的性能。

虛擬機箱源自HPZ230工作站的結(jié)構(gòu)設(shè)計，研究人員在仿真環(huán)境中重建了內(nèi)含RAM、SSD和HDD等部件的電腦模型。這些元件位置、尺寸、插槽方向各不相同，幾乎覆蓋了常見電腦中的典型結(jié)構(gòu)。

在仿真任務中，DeGrip被要求完成三類典型操作：

拆卸密集排列的RAM模塊：夾具需從10毫米間距的狹窄插槽中精準伸入，夾取并拔出芯片。

取出封閉空間中的SSD：夾爪需穿過僅40毫米寬的開口，將硬盤從外殼中取出。

拆卸不同方向安裝的硬盤驅(qū)動器（HDD）：包括水平、垂直兩種方向，要求夾具能靈活調(diào)整姿態(tài)，避免與周邊結(jié)構(gòu)碰撞。

模擬結(jié)果顯示，DeGrip能穩(wěn)定完成上述操作：

在拆卸RAM時，它的尖端鉗口能穿過相鄰模塊的狹縫，將目標芯片拔出；
在SSD任務中，它成功伸入封閉硬盤倉，將硬盤完整取出；
在HDD拆卸中，夾具能根據(jù)安裝方向調(diào)整角度，先部分拉出，再重新定位完成整塊硬盤的取出。

這些實驗驗證了DeGrip在不同復雜度場景下的適應能力，尤其是在密閉空間中，其操作靈活度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)夾具。

▍從模擬到現(xiàn)實：驗證原型的可行性

虛擬實驗只是第一步。為了驗證設(shè)計是否可落地，團隊還制作了實際原型。

他們用3D打印技術(shù)制造了夾具主體，材料選用輕質(zhì)的聚乳酸（PLA），驅(qū)動模塊則使用標準伺服電機（MG995）和張緊結(jié)構(gòu)。整個裝置被安裝在Franka機械臂的末端后，進行了實體環(huán)境測試。

測試結(jié)果顯示，DeGrip的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，操作響應靈敏，在實際拆解模擬任務中能穩(wěn)定完成多角度抓取與移除操作。這一結(jié)果證明了電纜驅(qū)動結(jié)構(gòu)的可靠性，也說明這種緊湊的機械方案在現(xiàn)實制造中完全可行。

更重要的是，通過這一原型，研究人員為后續(xù)的智能學習系統(tǒng)積累了真實控制數(shù)據(jù)。

▍下一步：讓機器人學會“自己拆”

DeGrip的出現(xiàn)只是第一步。團隊的下一階段計劃，是利用這款夾爪收集高質(zhì)量操作數(shù)據(jù)，并結(jié)合模仿學習（IL）和強化學習（RL）技術(shù)，讓機器人在虛擬環(huán)境中學會自主拆解策略，再把學到的技能遷移到現(xiàn)實中。

這意味著，未來的拆解機器人可能不再依賴人工編程，而是通過不斷學習，掌握如何應對各種型號、不同結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備。

在表面上，DeGrip只是一只小巧的機械夾具，但它讓“電子垃圾回收”這一看似冷門的話題，變得更具現(xiàn)實意義。

每一臺被回收的舊電腦、每一塊重新利用的金屬和芯片，都是循環(huán)經(jīng)濟向前邁出的一步。DeGrip這樣的創(chuàng)新，正是在讓這一步走得更穩(wěn)、更快。

參考文章：

https://arxiv.org/html/2510.16231v1#S2