Qu'il s'agisse de saisir, de tenir ou de tourner, de toucher, de taper ou de presser, dans la vie quotidienne, nous utilisons nos mains comme une évidence pour toute une série de tâches. La main humaine est vraiment un merveilleux outil de la nature. Quoi de plus évident, dans les espaces de travail collaboratifs, que d’équiper un robot d’un manipulateur inspiré de ce modèle naturel et qui puisse apprendre à effectuer diverses tâches de préhension et de rotation grâce à l’intelligence artificielle ?
Le BionicSoftHand utilise la méthode de l'apprentissage par renforcement. Cela signifie qu'au lieu d'une action concrète, qu'elle doit imiter, la main se voit simplement assigner un but. Elle essaie d'y parvenir par tâtonnement. Sur la base des réactions reçues – positives et négatives – elle optimise progressivement ses actions jusqu'à ce qu'elle résolve finalement la tâche avec succès.
Plus précisément, la BionicSoftHand est censée tourner un cube à douze faces de manière à ce qu'une face déterminée au préalable soit tournée vers le haut à l'extrémité. L'apprentissage de la stratégie de mouvement nécessaire est réalisé dans un environnement virtuel grâce à un jumeau numérique, qui lui est créé à l'aide de données reçues d'une caméra de profondeur et d'algorithmes d'intelligence artificielle.
Le modèle de simulation numérique accélère considérablement l'apprentissage, surtout lorsqu'il est démultiplié. Dans ce que l'on appelle Massive Parallel Learning, les connaissances acquises sont transmises à toutes les mains virtuelles, qui continuent alors de fonctionner mais avec un nouveau niveau de connaissances : chaque erreur n'est donc commise qu'une seule fois. Les actions réussies sont immédiatement disponibles pour tous les modèles.
Après que le contrôleur a été formé à la simulation, celle-ci est transférée dans la vraie BionicSoftHand. Grâce à la stratégie de mouvement virtuellement apprise, elle peut tourner le cube du côté souhaité et, à l'avenir, elle peut également orienter d'autres objets en conséquence. De cette façon, les modules de connaissances une fois acquis et les nouvelles compétences pourraient également être partagés avec d'autres mains de robots et mis à disposition dans le monde entier.
Contrairement à la main humaine, la BionicSoftHand n'a pas d'os. Il contrôle ses mouvements grâce aux structures pneumatiques à soufflets de ses doigts. Si les chambres sont remplies d'air, les doigts se plient. Si les chambres à air sont vides, les doigts restent tendus. Le pouce et l'index sont en outre équipés d'un module de pivotement, qui permet de déplacer ces deux doigts latéralement. Cela donne à la main du robot bionique un total de douze degrés de liberté.
Les soufflets des doigts sont entourés d'un revêtement textile 3D spécial, conçu à partir de fils élastiques et très résistants. Cela permet de déterminer précisément via le textile à quels endroits à structure se dilate et déploie de la force et où une extension est empêchée.
Pour réduire au maximum les raccordements à la BionicSoftHand, les développeurs ont spécialement conçu un terminal de distributeurs de petite taille, à régulation numérique, qui est fixé directement sous la main. Cela signifie que les tuyaux pour contrôler les doigts n'ont pas besoin d'être tirés à travers tout le bras du robot. Ainsi, le BionicSoftHand peut être raccordé et mis en service rapidement et facilement avec un seul tuyau pour l'air d'alimentation et l'air d'échappement. Grâce aux vannes proportionnelles piézoélectriques utilisées, les mouvements des doigts peuvent être contrôlés avec précision.
Grâce à sa cinématique pneumatique flexible et à l’utilisation de matériaux élastiques et de composants légers, la BionicSoftHand se distingue des mains de robots électriques ou activées par des câbles. Cela permet de rester dans une production peu coûteuse. Grâce à leur conception modulaire, des variantes de préhension à trois ou quatre doigts sont également possibles.
Combiné avec des robots pneumatiques légers - tels que le BionicCobot ou le BionicSoftArm - une collaboration directe et sûre dans le sens d'une collaboration homme-robot est possible. Les deux robots sont intrinsèquement conformes et n'ont pas besoin d'être isolés de l'opérateur comme les robots d'usine conventionnels.
Le BionicSoftHand est donc prédestiné aux applications dans les espaces de travail collaboratifs de l'usine de demain. La main de robot souple pouvant saisir les objets à la fois énergiquement et avec délicatesse, l’emploi comme une troisième main de soutien pour l'assemblage s’avère tout aussi envisageable que l’utilisation dans la robotique de service.