BionicMobileAssistant samostalno se kreće u prostoru i može sam prepoznati predmete, hvatati ih prilagođavajući se te ih obrađivati zajedno s ljudima. Za obradu snimljenih informacija odgovorna je neuronska mreža koja je unaprijed osposobljena s pomoću augmentacije podataka.
U budućnosti će radnici i roboti sve bliskije surađivati. Zato mi u Festu intenzivno radimo na sustavima koji bi ljude mogli poštedjeti, na primjer, monotonih ili opasnih aktivnosti, a koji pritom ne predstavljaju rizik. Umjetna inteligencija ovdje igra središnju ulogu.
U suradnji s ETH Zurich kreiran je BionicMobileAssistant koji se sastoji od triju podsustava: mobilnog robota, električne robotske ruke i BionicSoftHand 2.0. Pneumatska hvatalica inspirirana je ljudskom rukom i zapravo je dogradnja BionicSoftHand iz 2019. godine.
DynaArm, električna robotska ruka, može izvoditi brze i dinamične pokrete. To osigurava njezin lagani dizajn s visokointegriranim pogonskim modulima koji teže samo jedan kilogram. U tim takozvanim DynaDrives u vrlo su malom prostoru ugrađeni motor, mjenjač, elektronika za upravljanje motorom i senzori. Osim toga, ruka ima veliku gustoću snage, koja s 1 kW pri 60 Nm pogonskog momenta daleko nadilazi onu uobičajenih industrijskih robota.
Zahvaljujući algoritmima za kontrolu sile i upravljanja temeljenim na modelu za kompenzaciju dinamičkih učinaka, ruka može dobro reagirati na vanjske utjecaje i stoga vrlo senzibilno komunicirati sa svojim okružjem. Njome preko komunikacijske sabirnice EtherCAT upravlja robot koji balansira na lopti. Zahvaljujući svojoj modularnoj strukturi DynaArm se može brzo pokrenuti i lako održavati.
Ballbot se temelji na sofisticiranom konceptu pogona: balansira na lopti koju pokreću tri višenamjenska kotača. To pomoćniku BionicMobileAssistant omogućuje manevriranje u svim smjerovima. Robot uvijek dodirne tlo samo u jednoj točki i stoga može navigirati i kroz uske prolaze. Kako bi održao ravnotežu, mora se neprestano kretati. Planiranje i koordinacija pokreta provode se s pomoću algoritama planiranja i upravljanja koji su pohranjeni na snažnom računalu u tijelu robota.
Stabilnost robota ostvaruje se na čisto dinamičan način – u slučaju vanjskih utjecaja Ballbot može brzo zarotirati loptu i tako zadržati ravnotežu. Uz pomoć inercijalne mjerne jedinice i enkodera položaja na kotačima bilježi svoja kretanja i relativni nagib sustava. Na temelju tih podataka program za optimiranje izračunava kako se robot i ruka moraju kretati da bi doveli ruku u ciljni položaj i istodobno stabilizirali robota.
Prsti pneumatske robotske ruke sastoje se od fleksibilnih konstrukcija mijeha sa zračnim komorama, omotanih čvrstom i istodobno fleksibilnom pletenom tkaninom. To ruku čini laganom, prilagodljivom i osjetljivom, ali i dalje sposobnom proizvoditi jake sile. Kao i kod ruke BionicSoftHand iz 2019., pneumatski prsti također se kontroliraju preko kompaktnog terminala ventila s piezoventilima koji je pričvršćen izravno na ruku.
Ruka nosi rukavicu sa senzorima taktilne sile na vrhovima prstiju, dlanu i vanjskoj strani robotske ruke. Tako može osjetiti koliko je predmet tvrd i koliko dobro leži u ruci te prilagoditi svoju silu hvatanja – baš kao i mi ljudi – predmetu o kojem je riječ. Osim toga, na unutarnjoj strani zapešća nalazi se dubinska kamera za vizualnu detekciju objekata.
Uz pomoć slika kamere robotska ruka može prepoznati i uhvatiti razne predmete, čak i ako su djelomično prekriveni. Osim toga, nakon odgovarajućeg treninga ruka može upotrijebiti snimljene podatke za procjenu objekata i tako, primjerice, razlikovati dobre od loših. Informaciju obrađuje neuronska mreža koja je unaprijed osposobljena s pomoću augmentacije podataka.
Kako bi postigla što bolje rezultate, neuronskoj mreži potrebno je mnogo informacija na temelju kojih se može orijentirati. To znači: što joj je više slika treninga dostupno, to postaje pouzdanija. Budući da to obično iziskuje puno vremena, preporučuje se automatsko proširenje baze podataka.
Taj je proces poznat kao augmentacija podataka. Uvođenjem marginalnih promjena na nekoliko izvornih slika – na primjer s različitim pozadinama, uvjetima osvjetljenja ili kutovima gledanja – i njihovim umnožavanjem, sustav dobiva opsežan skup podataka s kojima može samostalno raditi.
Sustav ima integriranu opskrbu energijom: baterija za ruku i robota smještena je u tijelu. Patrona komprimiranog zraka za pneumatsku ruku ugrađena je u nadlakticu. To znači da je robot mobilan, ali i da se može samostalno kretati.
Algoritmi pohranjeni na glavnom računalu upravljaju i autonomnim kretanjima sustava. Predviđaju kako se ruka i lopta moraju kretati da bi dosegnuli određene ciljne točke i pritom održavaju ravnotežu. Uz pomoć dviju kamera robot se samostalno orijentira u prostoru: jedna kamera traži unaprijed definirane fiksne točke u okolinu kako bi se apsolutno pozicionirala, dok druga se kamera koristi strukturom stropa za procjenu kretanja.
Njegova mobilnost i samostalna opskrba energijom omogućuju fleksibilnu upotrebu pomoćnika BionicMobileAssistant u različitim zadacima na promjenjivim lokacijama – u potpunosti u duhu proizvodnje koja se stalno mijenja.
Sustav bi se mogao koristiti kao izravni ljudski pomoćnik, na primjer kao servisni robot, kao pomoćna ruka u montaži ili za potporu radnicima pri ergonomski zahtjevnom ili monotonom poslu. Bilo bi ga moguće upotrebljavati u okružjima u kojima ljudi ne mogu raditi, na primjer zbog opasnosti ili ograničene dostupnosti.
Zahvaljujući modularnom konceptu BionicSoftHand 2.0 može se brzo montirati na druge robotske ruke i pustiti u rad. U kombinaciji s robotom BionicCobot ili rukom BionicSoftArm hvataljka na primjer tvori potpuno pneumatski robotski sustav koji zahvaljujući svojoj inherentnoj fleksibilnosti može raditi ruku pod ruku s ljudima.