Festo_BionicSoftArm

BionicSoftArm Baukastenprinzip mit breitem Anwendungsspektrum Die pneumatischen Segmente des BionicSoftArm verfügen jeweils über zwei Bälge und einen Freiheitsgrad, um die Regelungstechnik so einfach wie möglich zu halten. Durch die Kombination von meh- reren Balgsegmenten und Drehantrieben lässt sich sein Bewe- gungsumfang jedoch beinahe beliebig erweitern. Dieses Bau- kastenprinzip ermöglicht eine variable Auslegung – vom einfachen Handlingsystem bis zum vollwertigen Mehrachsroboter. In seiner größtmöglichen Ausführung mit sieben pneumatischen Aktoren verfügt der modulare Roboterarm über sieben Freiheitsgrade. Gezielte Bewegungsdynamik durch 3D-Textilgestrick Die Faltenbälge bestehen aus robustem Elastomer. Jeder einzelne von ihnen ist mit einem speziellen 3D-Textilgestrick ummantelt, das aus zwei Lagen besteht. Direkt auf den Bälgen liegt ein wei- ches Gestrick, das diese vor Reibung und Abnutzung schützt. Die hochfesten Fäden darüber sind so orientiert, dass sie eine Aus- dehnung der Balgstrukturen in die gewünschte Bewegungsrich- tung erlauben und gleichzeitig in die anderen Richtungen begren- zen. Dank dieser neuartigen Fasertechnologie lässt sich erst das Kraftpotenzial der gesamten Kinematik ausschöpfen. Die Schläuche für die Luftführung sind an der Außenseite verlegt, so dass sie bei Bewegungen des Arms nicht stören oder gequetscht werden. Ein über den Arm gezogener Textilbezug schützt die Ver- schlauchung vor Beschädigungen und hält sie an Ort und Stelle. Positionsgenaue Bewegungen dank digitalisierter Pneumatik Die Steuerung und Regelung der komplexen Kinematik macht erst das Festo Motion Terminal VTEM möglich. Durch die internen Regelalgorithmen seiner Motion Apps und die verbauten Piezo- ventile lassen sich Durchflüsse und Drücke exakt dosieren und auch in mehreren Kanälen gleichzeitig beliebig variieren. Die Bewegungen des BionicSoftArm sind positionsgesteuert, was mit einem modellbasierten Ansatz erreicht wird. Dabei ist jeder Teil des Roboters ein Modell. Die erforderlichen Parameter werden ent- weder berechnet oder mithilfe der Parameteridentifikation bestimmt. Die nötigen Regelalgorithmen laufen in Echtzeit auf dem Festo Motion Terminal. Der Zustand des BionicSoftArm wird konti- nuierlich durch Druck- und absolute Positionssensoren im gesam- ten Roboter mithilfe des Motion Terminal überwacht. Schnittstelle zwischen dem Tablet Interface und dem Festo Motion Terminal ist die Open-Source-Plattform ROS (Robot Operating Sys- tem), auf der die Bahnplanungen der Kinematik berechnet werden. Das ROS interpretiert dazu den eingehenden Code aus dem Tablet und leitet die daraus resultierenden Achskoordinaten an das Motion Terminal weiter. Auf Grundlage dieser Koordinaten und der eingehenden Sensordaten kann das Motion Terminal den jeweili- gen Druck in den pneumatischen Aktoren regeln und damit die Positionen der einzelnen Segmente und Achsen bestimmen. Adaptive Greifer für unterschiedlichste Applikationen Das breite Anwendungsspektrum des modularen Roboterarms lässt sich durch die Kombination mit verschiedenen bionischen Greifern noch zusätzlich erweitern. Aufgrund ihrer Adaptivität und Flexibilität lassen sich dabei die unterschiedlichsten Objekte und Formen aufnehmen. Einer dieser Greifer ist die BionicSoftHand. Sie besteht wie der BionicSoftArm aus nachgiebigen, pneumatischen Balgstrukturen und weichen Materialien. Damit steht dem Werker ein vielseitiger Greifer zur Verfügung, der zudem durch künstliche Intelligenz lernfähig ist. Mit ihrem flexiblen pneumatischen Aufbau unterscheidet sich die BionicSoftHand von elektrischen oder seilzugaktuierten Roboter- händen und macht eine preiswerte Herstellung möglich. Dank ihres modularen Prinzips gibt es auch Greifervarianten mit drei oder vier Fingern – zum Beispiel einen adaptiven Zangengreifer. Derzeit sind diese Greifer noch bionische Konzepte, die in Zukunft einmal in der Produktion Anwendung finden könnten. Vom bionischen Konzept zum Serienprodukt Einen Schritt weiter ist Festo mit dem adaptiven Formgreifer DHEF und dem adaptiven Greiffinger DHAS. Beide Greifer wurden zunächst im Rahmen des Bionic Learning Network als Prototypen konzipiert und anschließend zum Serienprodukt weiterentwickelt. Während der adaptive Formgreifer DHEF prädestiniert für Pick- and-Place-Anwendungen ist, werden die adaptiven Greiffinger DHAS häufig im Umgang mit empfindlichen und unterschiedlich geformten Greifobjekten eingesetzt – zum Beispiel in der Lebens- mittelverarbeitung. Beide Greifer zeigen damit eindrücklich, wie die Bionik neue Impulse für die Automatisierung geben kann. 02: Adaptiver Zangengreifer: mit vier pneumatischen Fingern aus der BionicSoftHand 01: Größtmögliche Ausführung: der BionicSoftArm mit sieben pneumati- schen Aktoren und ebenso vielen Freiheitsgraden 05: Adaptive Greiffinger DHAS: inspiriert vom Verhalten der Fischschwanz- flosse, hervorgegangen aus dem FinGripper 03: BionicSoftHand: eigenständiges Lösen von Aufgaben dank künstlicher Intelligenz 04: Adaptiver Formgreifer DHEF: anpassungsfähig wie die Zunge des Chamäleons, hervorgegangen aus dem FlexShapeGripper 02 03 01 04 05 Schnittstelle für unterschiedlichste Greifer Pneumatische Drehantriebe Sichere Schlauchführung Faltenbalg mit 3D-Textilmante l Pneumatisches Balgsegment 6 Festo AG & Co. KG 7 BionicSoftArm: Modularer pneumatischer Leichtbauroboter