BionicMobileAssistant се движи самостоятелно в пространството и може да разпознава обекти самостоятелно, да ги хваща адаптивно и да работи по тях заедно с човека. Обработката на записаната информация се поема от невронна мрежа, която е предварително обучена с помощта на разширяване на данните.
В бъдеще работниците и роботите ще работят все по-тясно заедно. Ето защо ние във Festo работим интензивно върху системи, които биха могли да облекчат хората от монотонни или опасни задачи, като същевременно не представляват риск. Изкуственият интелект играе основна роля тук.
В сътрудничество с ETH Цюрих беше създаден BionicMobileAssistant, който се състои от три подсистеми: мобилен робот, електрическа роботизирана ръка и BionicSoftHand 2.0. Пневматичният хващач е вдъхновен от човешката ръка и е по-нататъшно развитие на BionicSoftHand от 2019 г.
С DynaArm, електрическа роботизирана ръка, са възможни бързи и динамични движения. Това е гарантирано от лекия му дизайн с високоинтегрирани задвижващи модули с тегло само един килограм. В тези така наречени DynaDrives двигателят, редукторът, електрониката за управление на двигателя и елементите сензорни са инсталирани в много малко пространство. Освен това рамото има висока плътност на мощността, която при един kW и 60 Nm въртящ момент далеч надхвърля тази на обичайните промишлени роботи.
Благодарение на базирания на модел силов контрол и алгоритмите за управление, които компенсират динамичните ефекти, ръката може да реагира добре на външни въздействия и по този начин да взаимодейства много чувствително със заобикалящата я среда. Управлява се от Ballbot чрез комуникационна шина EtherCAT. Благодарение на модулната си конструкция DynaArm може бързо да се пусне в експлоатация и лесно да се поддържа.
Ballbot се основава на гениална концепция за задвижване: балансира върху топка, задвижвана от три омниколела. Това позволява на BionicMobileAssistant да маневрира във всяка посока. Роботът докосва земята само в една точка и по този начин може да се движи и през тесни проходи. За да запази равновесие, той трябва да се движи непрекъснато. Планирането и координирането на движенията се извършва чрез алгоритми за планиране и управление, които се съхраняват на мощен компютър в тялото на Ballbot.
Стабилността на робота е реализирана чисто динамично - в случай на външно въздействие Ballbot може бързо да постави топката във въртене и по този начин да запази баланса си. С помощта на инерционен измервателен модул и енкодери за положение на колелата той записва движенията и относителния наклон на системата. Въз основа на тези данни програма за оптимизация изчислява как трябва да се движат роботът и ръката, за да може ръката да заеме целевата позиция и едновременно с това да се стабилизира роботът.
Пръстите на пневматичната роботизирана ръка се състоят от гъвкави сифонни структури с въздушни камери, обвити в здрава, но гъвкава текстилна плетка. Това прави ръката лека, адаптивна и чувствителна, но в същото време способна да упражнява силни сили. Както и при BionicSoftHand от 2019 г., пневматичните пръсти също се управляват чрез компактен вентилен остров с пиезовентили, който е прикрепен директно към ръката.
Ръката носи ръкавица с тактилни елементи сензорни за сила на върховете на пръстите, дланта и външните страни на роботизираната ръка. По този начин тя може да усети колко твърд е обектът, който трябва да се хване, и колко добре стои в ръката, и да адаптира силата си на захват към съответния обект - точно както правим ние, хората. Освен това в китката е разположена дълбочинна камера за визуално разпознаване на обекти.
С помощта на изображенията от камерата роботизираната ръка може да разпознава и хваща различни обекти, дори ако те са частично покрити. След подходящо обучение ръката може да преценява обектите въз основа на заснетите данни и по този начин да разграничава добро от лошо, например. Информацията се обработва от невронната мрежа, която е предварително обучена с помощта на разширяване на данните.
За да постигне възможно най-добри резултати, невронната мрежа се нуждае от много информация, която да я насочва. Това означава, че колкото повече обучителни изображения има на разположение, толкова по-надеждна става тя. Тъй като това обикновено отнема много време, добра идея е да се увеличи автоматично базата данни.
Този процес се нарича разширяване на данните. Като прави незначителни промени в няколко изходни изображения - например с различен фон, осветление или ъгъл на виждане - и ги дублира, системата получава обширен набор от данни, с които може да работи самостоятелно.
Системата разполага с цялото си енергийно захранване на борда: батерията за ръката и робота е разположена в тялото. Патронът за сгъстен въздух за пневматичната ръка е монтиран в горната част на ръката. Това означава, че роботът е не само мобилен, но и може да се движи самостоятелно.
Алгоритмите, записани в главния компютър, управляват и автономните движения на системата. Гледайки напред, те планират как ръката и топката трябва да се движат, за да достигнат определени целеви точки, като същевременно запазват равновесие. С помощта на две камери роботът се ориентира самостоятелно в пространството: едната камера търси предварително определени фиксирани точки в околната среда, за да се позиционира абсолютно, а втората камера използва структурата на тавана, за да оцени движението.
Неговата мобилност и самостоятелно захранване с енергия позволяват на BionicMobileAssistant да се използва гъвкаво за различни задачи на различни места - в духа на постоянно променящото се производство.
Системата ще бъде предназначена за използване като пряк помощник на човека, например като обслужващ робот, като помощна ръка при монтажа или за подпомагане на работниците при ергономично натоварваща или монотонна работа. Възможно е да се използва и в среда, в която хората не могат да работят, например поради опасности или ограничена достъпност.
Благодарение на модулната концепция BionicSoftHand 2.0 може бързо да се монтира и на други роботизирани ръце и да се пусне в експлоатация. В комбинация с BionicCobot или BionicSoftArm например, хващачът образува напълно пневматична роботизирана система, която може да работи рамо до рамо с хора благодарение на присъщата си устойчивост.