BionicMobileAssistant se pohybuje samostatně v prostoru a dokáže samostatně rozpoznat objekty, adaptivně je uchopit a společně s lidmi je zpracovat. Za zpracování zaznamenaných informací odpovídá neuronová síť, která se postupně trénuje rozšiřováním dat.
Pracovníci a roboti budou v budoucnu stále těsněji spolupracovat. Proto se ve společnosti Festo intenzivně zabýváme systémy, které by například mohly lidi zbavit monotónních nebo nebezpečných činností a které zároveň nepředstavují žádné riziko. Přitom má ústřední roli umělá inteligence.
Ve spolupráci se společností ETH Curych byl vytvořen BionicMobileAssistant, který se skládá ze tří subsystémů: mobilního robota, ramene elektrického robota a BionicSoftHand 2.0. Pneumatické chapadlo je inspirováno lidskou rukou a dalším vývojem BionicSoftHand z roku 2019.
S elektrickým robotickým ramenem DynaArm jsou možné rychlé a dynamické pohyby. Pomáhá lehká konstrukce s vysoce integrovanými moduly pohonu o hmotnosti pouze jednoho kilogramu. V těchto takzvaných DynaDrives jsou motor, převodovka, řídicí elektronika motoru a čidla instalovány na velmi malém prostoru. Rameno má navíc vysokou hustotu výkonu, která jedním kW při hnacím momentu 60 Nm přesahuje běžné průmyslové roboty.
Díky řízení síly a řídicím algoritmům pro kompenzaci dynamických efektů, založeným na modelu, dokáže rameno dobře reagovat na vnější vlivy a tak velmi citlivě spolupracovat s okolním prostředím. Je řízen ballbotem přes komunikační síť EtherCAT. Díky modulární konstrukci lze DynaArm uvést do provozu rychle a snadno jej udržovat.
Ballbot obsahuje propracovanou koncepci pohonu: balancuje na kouli, která je poháněna třemi všesměrovými koly. Díky tomu může BionicMobileAssistant manévrovat jakýmkoliv směrem. Robot se dotýká země vždy pouze v jednom bodě, a dokáže se tedy pohybovat i na úzkých cestách. K udržení rovnováhy se musí neustále pohybovat. Pohyby jsou plánovány a koordinovány pomocí plánovacích a řídicích algoritmů, které jsou uloženy na výkonném počítači v těle ballbota.
Stabilita robota je realizována čistě dynamickým způsobem – v případě vnějších vlivů dokáže ballbot rychle uvést míč do rotace a udržet tak rovnováhu. Pomocí inerciální měřicí jednotky a snímačů polohy na kolech se snímají jeho pohyby a relativní sklon systému. Podle těchto údajů vypočítá optimalizační program, jak se musí robot a rameno pohybovat, aby uvedli ruku do cílové polohy a současně stabilizovali robota.
Prsty ruky pneumatického robota tvoří přizpůsobivé měchové struktury se vzduchovými komorami, potaženými pevnou a zároveň pružnou pletenou textilií. Díky tomu je ruka lehká, přizpůsobivá a citlivá, ale stále schopná vyvinout velkou sílu. Stejně jako u BionicSoftHand od roku 2019 jsou i pneumatické prsty ovládány pomocí kompaktního ventilového terminálu s piezoventily, který je umístěn přímo na ruce.
Ruka je oblečena do rukavice s čidly hmatové síly na špičkách prstů, dlani a vnější straně robotické ruky. Takto cítí tvrdost i úchop předmětu a přizpůsobuje svou uchopovací sílu – stejně jako my lidé – příslušnému předmětu. Kromě toho je na vnitřní straně zápěstí hloubková kamera pro vizuální detekci objektů.
Pomocí obrazů z kamery dokáže robotická ruka rozpoznat a uchopit různé objekty, i když jsou částečně zakryté. Po odpovídajícím tréninku dokáže ruka také použít zaznamenaná data k vyhodnocení předmětů a tím například rozlišit dobré od špatného. Informace zpracovává neuronová síť, která se postupně trénuje rozšiřováním dat.
K dosažení nejlepších možných výsledků potřebuje neuronová síť spoustu informací, s nimiž se dokáže orientovat. To znamená: čím více tréninkových obrazů má k dispozici, tím spolehlivější bude. Jelikož je to obvykle časově náročné, doporučuje se automatické zvětšování databáze.
Tento proces se nazývá Data Augmentation. Provedením okrajových změn u několika původních obrazů – například s odlišným pozadím, světelnými podmínkami nebo pozorovacími úhly – a jejich rozmnožením systém přijme rozsáhlou datovou sadu, s níž může samostatně pracovat.
Systém má na palubě celý svůj zdroj energie: baterie pro paži a robota je v těle. Zásobník stlačeného vzduchu pro pneumatickou ruku je zabudován do horní části paže. To znamená, že robot není jen mobilní, může se také pohybovat samostatně.
Algoritmy uložené na hlavním počítači řídí také autonomní pohyby systému. Plánují s ohledem na budoucnost, jak se musí paže a míč pohybovat, aby dosáhly určitých cílových bodů a přitom byla zachována rovnováha. S pomocí dvou kamer se robot orientuje samostatně v prostoru: jedna kamera hledá předem definované pevné body v okolí, aby se mohla absolutně polohovat, zatímco druhá kamera používá k odhadu pohybu stropní strukturu.
Jeho mobilita a soběstačné napájení energií umožňují používat BionicMobileAssistant přizpůsobivě pro různé úkoly na měnících se místech – zcela v duchu neustále se měnící výroby.
Systém je předurčen pro použití jako přímý asistent pro lidi, například jako servisní robot, jako pomocná ruka při montáži nebo pro pomoc pracovníkům při ergonomicky stresující nebo monotónní práci. Je také možné jej použít v prostředích, kde lidé nemohou pracovat, například kvůli rizikům nebo omezené přístupnosti.
Díky modulární koncepci lze BionicSoftHand 2.0 rychle namontovat na další robotická ramena a uvést do provozu. Kombinací chapadla s BionicCobotem nebo BionicSoftArm vznikne zcela pneumatický robotický systém, který může pracovat ruku v ruce s lidmi díky své inherentní ohebnosti.