Legyen szó megfogásról, megtartásról vagy forgatásról, érintésről, kopogtatásról vagy nyomkodásról - a mindennapi életben a legkülönfélébb feladatokra használjuk magától értetődően a kezünket. Az emberi kéz a természet igazi csodaszerszáma. Mi is lehetne kézenfekvőbb, mint az együttműködő munkaterületeken dolgozó robotok felszerelése egy olyan megfogóval, amit erről a természetes modellről mintáztak, és ami mesterséges intelligencia segítségével képes megtanulni a legkülönfélébb megfogási és forgatási feladatok megoldását?
A BionicSoftHand a Reinforcement Learnings, vagyis a megerősítéses tanulás módszerét használja. Ez azt jelenti, hogy a leutánozandó konkrét művelet helyett, a kéz egyszerűen csak egy célt kap. Ezt próbálkozások (Trial-and-Error) útján próbálja elérni. A kapott - pozitív és negatív - visszajelzések alapján fokozatosan optimalizálja tevékenységét, míg végül sikeresen megoldja a kitűzött feladatot.
Az a BionicSoftHand konkrét feladata, hogy egy tizenkét oldalú kockát úgy forgasson el, hogy a végén egy előre meghatározott oldal felfelé mutasson. A szükséges mozgásstratégiát egy virtuális környezetben tanítják meg, digitális ikertestvér segítségével, amit egy mélységmérő kamera adatai és mesterséges intelligencia algoritmusok segítségével hoznak létre.
A digitális szimulációs modell jelentősen felgyorsítja a képzést, különösen, ha ez megsokszorozásra kerül. Az úgynevezett tömeges párhuzamos tanulás során a kezek a megszerzett tudást megosztják az összes virtuális kézzel, amelyek aztán az új tudásszinttel folytatják a munkát: Minden hiba tehát csak egyszer fordul elő. A sikeres műveletek azonnal elérhetők minden modell számára.
Miután a vezérlés a szimulációban betanulta a szükséges ismereteket, ezek átkerülnek a valódi BionicSoftHand-re. A virtuálisan megtanult mozgásstratégia segítségével a jövőben a kockát a kívánt oldalra tudja fordítani, és más tárgyakat is ennek megfelelően tud orientálni. Így a megtanult tudásmodulok és az új készségek más robotkezekkel is megoszthatók és globálisan is elérhetővé válnak.
Az emberi kézzel ellentétben a BionicSoftHand-nek nincsenek csontjai. Mozgását az ujjaiban lévő pneumatikus harmonika-szerkezetek segítségével irányítja. Amikor a kamrák megtelnek levegővel, az ujjak begörbülnek. Amikor a légkamrák kiürülnek, az ujjak feszítve maradnak. A hüvelyk- és mutatóujj ezen felül egy fordító modullal van ellátva, ami lehetővé teszi e két ujj oldalirányú mozgatását. Ezáltal a bionikus robotkéz összesen tizenkét szabadságfokot kap.
Az ujjakban lévő tömlőket egy speciális, rugalmas és nagy szilárdságú fonalakból kötött 3D-s textilburkolat veszi körül. Ez azt jelenti, hogy a textil segítségével pontosan meghatározható, hogy a szerkezet erőt kifejtve hol tágul ki, és hol akadályozza meg a tágulást.
Annak érdekében, hogy a BionicSoftHand csövezéséhez szükséges erőfeszítés a lehető legkisebb legyen, a fejlesztők speciálisan egy kisméretű, digitálisan vezérelt szelepszigetet terveztek, amit közvetlenül a kéz alá szereltek. Ez azt jelenti, hogy az ujjak vezérlésére szolgáló csöveket nem kell az egész robotkaron keresztül áthúzni. Ez azt jelenti, hogy a BionicSoftHand gyorsan és egyszerűen csatlakoztatható és üzembe helyezhető, és csak egy-egy csővel rendelkezik a táp- és elszívott levegőhöz. Az alkalmazott arányos piezo szelepekkel az ujjak mozgása pontosan szabályozható.
Rugalmas, pneumatikus kinematikája, valamint a rugalmas anyagok és könnyű alkatrészek használata megkülönbözteti a BionicSoftHand-et az elektromos vagy kábeles működtetésű robotkezektől, és lehetővé teszi az alacsony költségű gyártást. Moduláris felépítésüknek köszönhetően három vagy négy ujjal rendelkező megfogóváltozatok is kialakíthatók.
Pneumatikus könnyűszerkezetes robotokkal kombinálva - mint például a BionicCobot vagy a BionicSoftArm - közvetlen és biztonságos együttműködés lehetősége, az ember-robot együttműködés elve alapján. Mindkét robot eredendően enged, és nem kell a munkástól elzárni, mint a hagyományos gyári robotokat.
Ennek köszönhetően a BionicSoftHand kiválóan alkalmas a holnap gyárának együttműködő munkaterületein való alkalmazásra. Mivel a rugalmas robotkéz egyszerre képes erősen és érzékenyen fogni, ezért éppúgy elképzelhető, hogy segítő harmadik kézként használják az összeszerelésben, mint a szervizrobotikában.