Festos pneumatiske robotik mødes kunstig intelligens

Festo viser frem den pneumatiske robothånd BionicSoftHand på Hannover Fair 2019. Kombineret med BionicSoftArm, en pneumatisk letvægtsrobot, er disse Future Concepts velegnet til menneskelig-robot samarbejde.

BionicSoftHand betjenes pneumatisk, så den kan interagere sikkert og direkte med mennesker. I modsætning til den menneskelige hånd har BionicSoftHand ingen knogler. Dets fingre består af fleksible bælgstrukturer med luftkamre. Bælgen er lukket i fingrene af en speciel 3D tekstilfrakke strikket fra begge, elastiske og højstyrketråde. Ved hjælp af tekstilet er det muligt at bestemme nøjagtigt, hvor strukturen udvides og genererer strøm, og hvor den forhindres i at udvide. Dette gør det let, fleksibelt, tilpasningsdygtigt og følsomt, men alligevel i stand til at udøve stærke kræfter.

Kunstig intelligens

Læringsmetoder for maskiner er sammenlignelige med mennesker: enten på en positiv eller negativ måde - de kræver en feedback efter deres handlinger for at klassificere og lære af dem. BionicSoftHand bruger metoden til forstærkningslæring.

Dette betyder: I stedet for at efterligne en bestemt handling, får hånden kun et mål. Den bruger prøve- og fejlmetoden for at nå sit mål. Baseret på modtaget feedback optimerer den gradvist sine handlinger, indtil opgaven endelig er løst med succes.

Specifikt skal BionicSoftHand dreje en 12-sidet terning, så en tidligere defineret side peger opad i slutningen. Den nødvendige bevægelsesstrategi undervises i et virtuelt miljø ved hjælp af en digital tvilling, der oprettes ved hjælp af data fra et dybdesensor-kamera via computervision og algoritmerne til kunstig intelligens.

Proportionelle piezo-ventiler til præcis kontrol

For at holde indsatsen for at slange BionicSoftHand så lavt som muligt har udviklerne specielt designet en lille, digitalt styret ventilterminal, der er monteret direkte på hånden. Dette betyder, at rørene til styring af griberfingrene ikke behøver at trækkes gennem hele robotarmen. Således kan BionicSoftHand hurtigt og nemt tilsluttes og betjenes med kun et rør hver til tilluft og udblæsningsluft. Med de anvendte proportionale piezo-ventiler kan fingrene bevæges nøjagtigt.

Den strenge adskillelse mellem fabriksarbejderens manuelle arbejde og robotens automatiske handlinger afsættes i stigende grad. Deres arbejdsområder overlapper hinanden og smelter sammen til et samarbejdsområde. På denne måde vil menneske og maskine være i stand til samtidig at arbejde sammen om det samme emne eller komponent i fremtiden - uden at skulle afskærmes fra hinanden af sikkerhedsmæssige årsager.

BionicSoftArm er en kompakt videreudvikling af Festo's BionicMotionRobot, hvis række af applikationer er blevet udvidet markant. Dette gøres muligt ved dets modulopbyggede design: Det kan kombineres med op til syv pneumatiske bælgesegmenter og roterende drev. Dette garanterer maksimal fleksibilitet med hensyn til rækkevidde og mobilitet, hvilket gør det muligt for den at arbejde omkring forhindringer, selv i de trængste rum, hvis det er nødvendigt. På samme tid er det helt fleksibelt og kan arbejde sikkert med mennesker. Direkte menneskelig-robot samarbejde er muligt med BionicSoftArm såvel som dets anvendelse i klassiske SCARA-applikationer, såsom pick-and-place-opgaver.

Fleksible anvendelsesmuligheder

Den modulære robotarm kan bruges til en lang række applikationer, afhængigt af designet og monteret griber. Takket være sin fleksible kinematik kan BionicSoftArm interagere direkte og sikkert med mennesker. Samtidig gør kinematikken det lettere for det at tilpasse sig forskellige opgaver på forskellige steder i produktionsmiljøer: fjernelse af dyre sikkerhedsanordninger såsom bure og lysbarrierer forkorter konverteringstider og muliggør således fleksibel brug - helt i overensstemmelse med adaptive og økonomisk produktion

BionicFinWave: Underwater-robot med unikt findrev

Naturen lærer os imponerende, hvordan optimale drivsystemer til bestemte svømningsbevægelser skal se ud. For at komme videre skaber det marine planar og sepia en kontinuerlig bølge med deres finner, som skrider frem langs hele deres længde. For BionicFinWave blev bionics-teamet inspireret af denne bølgende finbevægelse. Bølgningen skubber vandet bagud og skaber et fremadgående tryk. Dette princip giver BionicFinWave mulighed for at manøvrere fremad eller bagud gennem et akrylrørsystem.

Dens to sidefinner er helt støbt af silikone og kræver ikke stivere eller andre støtteelementer. De to finner er fastgjort til venstre og højre for ni små armarme, som igen drives af to servomotorer. To tilstødende krumtapaksler overfører kraften til håndtagene, så de to finner kan flyttes individuelt for at generere forskellige skaftmønstre. De er især velegnede til langsom og præcis bevægelse og hvirvel mindre vand op end for eksempel et skruedrev. En kardanskobling er placeret mellem hvert spændesegment for at sikre, at krumtapakslerne er fleksible. Til dette formål er krumtapaksler inklusive samlinger og forbindelsesstang lavet af plast i ét stykke ved hjælp af 3D-udskrivningsprocessen.

Intelligent interaktion mellem en lang række komponenter

De resterende elementer i BionicFinWave's krop er også 3D-trykt, hvilket muliggør dens komplekse geometrier i første omgang. Med deres hulrum fungerer de som flytningsenheder. Samtidig er hele kontrol- og reguleringsteknologien vandtæt, sikkert installeret og synkroniseret i et meget tæt rum.