Flexibler Assistent

Artikel vom 26. August 2020 

BionicMobileAssistant

Menschen Kleidung oder ein Handtuch reichen, in der Montage Hand in Hand mit einem Werker zusammenarbeiten oder in Umgebungen mit beschränkter Zugänglichkeit tätig sein: Der BionicMobileAssistant ist prädestiniert für die verschiedensten Assistenzleistungen. Er besteht aus einem mobilen Roboter, einem elektrischen Roboterarm und der BionicSoftHand 2.0.

Ein Roboter bewegt sich autark durch eine Fabrikhalle. Er erkennt eigenständig, wo die verschiedenen Arbeitsstationen sind, greift adaptiv das Werkzeug und arbeitet kollaborativ mit dem Werker an seiner Seite: So könnte zukünftig eine Montage aussehen, in der der BionicMobileAssistant eingesetzt ist.

Unten wendig, oben anpassungsfähig

Der untere Teil des Assistenzsystems besteht aus dem Subsystem Ballbot. Die mobile Roboteranwendung balanciert auf einer Kugel und kann sich beliebig in alle Richtungen manövrieren. Geplant und koordiniert werden die Bewegungen des Ballbot über Planungs- und Regelalgorithmen, die auf einem leistungsstarken Rechner in seinem Körper hinterlegt sind.

Auf der mobilen Anwendung sitzt der elektrische Roboterarm DynaArm, mit dem schnelle und dynamische Bewegungen möglich sind. Der Arm kann dank modellbasierter Kraftregelung und Regelalgorithmen zur Kompensation dynamischer Effekte gut auf äußere Einflüsse reagieren und damit sehr feinfühlig mit seiner Umgebung interagieren. Angesteuert wird er von einem Ballbot aus über einen EtherCAT-Kommunikationsbus.

Das adaptive Greifen ermöglicht die pneumatische Roboterhand BionicSoftHand 2.0, eine Weiterentwicklung der BionicSoftHand aus dem Jahr 2019. Ihre Finger bestehen aus flexiblen Balgstrukturen mit Luftkammern, umhüllt von einem festen und zugleich nachgiebigen Textilgestrick. Dadurch ist die Hand leicht, anpassungsfähig und sensibel, aber dennoch in der Lage, starke Kräfte auszuüben. Ein Handschuh mit taktilen Kraftsensoren an den Fingerkuppen, der Handfläche und den Außenseiten gibt ihr das nötige Fingerspitzengefühl.

Die BionicSoftHand 2.0 erkennt, wie hart das Greifgut ist und wie gut es in der Hand liegt. Sie passt ihre Greifkraft dementsprechend an.
Die BionicSoftHand 2.0 erkennt, wie hart das Greifgut ist und wie gut es in der Hand liegt. Sie passt ihre Greifkraft dementsprechend an.

Greifgut und Raum im Blick

Mit Hilfe einer Tiefenkamera kann die BionicSoftHand 2.0. das Greifobjekt auch visuell erkennen, selbst wenn es teilweise verdeckt ist. Die Verarbeitung der Informationen übernimmt ein neuronales Netz, das im Vorfeld mit Hilfe von Data Augmentation trainiert wurde. Durch marginale Abänderungen weniger Ausgangsbilder – beispielsweise mit unterschiedlichen Hintergründen, Lichtverhältnissen oder Blickwinkeln – und deren Vervielfältigung erhält das System einen umfangreichen Datensatz, mit dem es selbstständig arbeiten kann.

Dank zwei weiterer Kameras hat der BionicMobileAssistant auch seine Umgebung stets im Blick und orientiert sich selbständig im Raum: Eine Kamera sucht nach vordefinierten Fixpunkten, um sich absolut zu positionieren, während die zweite Kamera die Deckenstruktur zur Abschätzung der Bewegung nutzt. Seine gesamte Energieversorgung hat das System an Bord. So kann es verschiedene Aufgaben an wechselnden Orten erledigen – ganz im Sinne einer sich ständig wandelnden Fertigung.

Der Roboter kann sich autark bewegen. Die Batterie für Arm und Roboter sitzt im Körper. Die Druckluftkartusche für die pneumatische Hand ist im Oberarm verbaut.
Der Roboter kann sich autark bewegen. Die Batterie für Arm und Roboter sitzt im Körper. Die Druckluftkartusche für die pneumatische Hand ist im Oberarm verbaut.