A BionicMobileAssistant önállóan mozog a térben, és képes önállóan felismerni a tárgyakat, adaptívan megfogni és az emberrel együtt megmunkálni azokat. A rögzített információk feldolgozását egy neurális hálózat végzi, ami előzetesen adatfeltöltéssel betanítottak.
A jövőben a munkások és a robotok együttműködése egyre szorosabb lesz. Ezért a Festo-nál intenzíven olyan rendszereken dolgozunk, amelyek például a monoton vagy veszélyes feladatoktól mentesíthetik az embereket, ugyanakkor nem jelentenek kockázatot. A mesterséges intelligencia itt is központi szerepet játszik.
A zürichi ETH-val együttműködve létrehoztuk a BionicMobileAssistant-t, ami három alrendszerből áll: egy mobil robotból, egy elektromos robotkarból és a BionicSoftHand 2.0-ból. A pneumatikus megfogót az emberi kéz ihlette, és a 2019-es BionicSoftHand továbbfejlesztése.
A DynaArm olyan elektromos robotkar, ami gyors és dinamikus mozgásokat tesz lehetővé. Erről a könnyűszerkezetes kialakítás gondoskodik, nagymértékben integrált, mindössze egy kilogramm tömegű meghajtómodulokkal. Ezekben az úgynevezett DynaDrives rendszerekben a motor, a hajtómű, a motorvezérlő elektronika és az érzékelők nagyon kis helyen vannak elhelyezve. Ezen túlmenően a kar nagy teljesítménysűrűséggel rendelkezik, amelynek 60 Nm-es meghajtónyomaték melletti kW teljesítmény messze meghaladja a szokásos ipari robotokét.
A dinamikus hatásokat kompenzáló modellalapú erőszabályozásnak és szabályozási algoritmusoknak köszönhetően a kar jól reagál a külső hatásokra, és így nagyon érzékenyen lép kapcsolatba a környezetével. A vezérlés egy Ballbotról történik EtherCAT kommunikációs buszon keresztül. Moduláris felépítésének köszönhetően a DynaArm gyorsan üzembe helyezhető és könnyen karbantartható.
A Ballbot egy zseniális meghajtási koncepción alapul: egy golyón egyensúlyoz, amelyet három Omniwheel hajt. Ez lehetővé teszi, hogy a BionicMobileAssistant bármilyen irányban manőverezzen. A robot mindig csak egy ponton érinti a padlót, így szűk átjárókban is képes navigálni. Ahhoz, hogy megőrizze az egyensúlyát, folyamatosan mozognia kell. A mozgások tervezését és koordinálását a Ballbot testében lévő nagy teljesítményű számítógépen tárolt tervező és vezérlő algoritmusok végzik.
A robot stabilitása tisztán dinamikusan valósul meg - külső behatások esetén a Ballbot gyorsan képes a golyót forgásba hozni, és így fenntartani az egyensúlyát. Egy inerciális mérőegység és a kerekeken lévő helyzetjeladók segítségével rögzíti a mozgását és a rendszer relatív dőlését. Ezen adatok alapján egy optimalizáló program kiszámítja, hogyan kell mozognia a robotnak és a karnak ahhoz, hogy a kéz a célhelyzetbe kerüljön, és egyidejűleg stabilizálja a robotot.
A pneumatikus robotkéz ujjai rugalmas, légkamrákkal ellátott, hajlékony textilszövetbe burkolt harmonika-szerkezetekből állnak. Ez a kezet könnyűvé, alkalmazkodóvá és érzékennyé teszi, ugyanakkor a kéz komoly erők kifejtésére is képes. A 2019-es BionicSoftHand-hez hasonlóan a pneumatikus ujjakat is egy kompakt, közvetlenül a kézhez csatlakoztatott, piezo-szelepekkel ellátott szelepsziget vezérli.
A kéz egy kesztyűt visel, amelynek ujjbegyein, tenyerén és a robotkéz külső oldalán tapintó erő érzékelők vannak. Így érzi azt is, hogy a megfogandó tárgy milyen kemény, és mennyire illik a kézbe, és a fogóerőt az adott tárgyhoz igazítja - ahogyan mi, emberek is tesszük. Ezenkívül a csukló belsejében a vizuális tárgyérzékelést segítő mélységmérő kamera is található.
A kameraképek segítségével a robotkéz felismeri és megfogja a különböző tárgyakat, még akkor is, ha azok részben el vannak takarva. Megfelelő betanítás után a kéz a rögzített adatok alapján is képes azonosítani a tárgyakat, és így például megkülönböztetni a jót a rossztól. Az információkat a neurális hálózat dolgozza fel, amelyet előzetesen adatfeltöltéssel betanítottak.
A lehető legjobb eredmények eléréséhez a neurális hálózatnak sok információra van szüksége a tájékozódáshoz. Ez azt jelenti, hogy minél több gyakorló kép áll a rendelkezésére, annál megbízhatóbbá válik. Mivel ez általában időigényes, így jó ötlet az adatbázis automatikus növelése.
Ezt a folyamatot adatbővítésnek nevezik. Néhány forrásképen - például eltérő háttérrel, fényviszonyokkal vagy látószöggel - marginális változtatásokat végezve és azokat megismételve a rendszer kiterjedt adathalmazhoz jut, amellyel önállóan dolgozhat.
A rendszer teljes energiaellátása beépítve: a kar és a robot akkumulátortelepe a testben található. A pneumatikus kéz sűrített levegős patrontokja a felkarban van elhelyezve. Ez azt jelenti, hogy a robot nemcsak mozgatható, hanem önállóan is képes mozogni.
Az irányító számítógépen tárolt algoritmusok vezérlik a rendszer autonóm mozgását is. Előre tekintően megtervezi, hogy hogyan kell mozognia a karnak és a golyónak, hogy bizonyos célpontokat elérjenek, miközben megtartják az egyensúlyt. Két kamera segítségével a robot önállóan tájékozódik a térben: az egyik kamera előre meghatározott fix pontokat keres a környezetben, hogy abszolút helyzetbe pozicionálódjon, míg a második kamera a mennyezet szerkezetét használja a mozgás becsléséhez.
Mobilitása és önellátó energiaellátása lehetővé teszi, hogy a BionicMobileAssistant rugalmasan felhasználható legyen különböző feladatokra, változó helyszíneken - a folyamatosan változó gyártás szellemének megfelelően.
A rendszer arra lenne kialakítva, hogy például kiszolgáló robotként, segítő kézként az összeszerelésben közvetlenül segítse, vagy a ergonómiailag megterhelő vagy monoton munkában támogassa az embert. Olyan környezetben is lehetne használni, ahol az emberek nem képesek dolgozni, például a veszély vagy a korlátozott hozzáférhetőség miatt.
A moduláris koncepciónak köszönhetően a BionicSoftHand 2.0 más robotkarokra is gyorsan felszerelhető és üzembe helyezhető. A megfogó például a BionicCobot vagy a BionicSoftArm készülékkel kombinálva, olyan teljesen pneumatikus robotrendszert alkot, ami a benne rejlő engedékenységnek köszönhetően kéz a kézben tud dolgozni az emberrel.