Czy to chwytanie, trzymanie, obracanie, dotykanie, stukanie czy naciskanie - w życiu codziennym używamy naszych rąk do najróżniejszych zadań. Jednak ludzka ręka jest prawdziwym cudownym narzędziem natury. Czy może być coś bardziej logicznego niż wyposażenie robotów współpracujących w chwytak, który jest inspirowany tym naturalnym modelem i może uczyć się dzięki sztucznej inteligencji, aby rozwiązywać wiele różnych zadań związanych z chwytaniem i obracaniem?
BionicSoftHand wykorzystuje metodę uczenia przez wzmacnianie. Oznacza to, że zamiast konkretnej czynności, którą ma naśladować, ręka otrzymuje po prostu cel. Próbuje to osiągnąć metodą prób i błędów. W oparciu o otrzymane informacje zwrotne - zarówno pozytywne, jak i negatywne - stopniowo optymalizuje swoje działania, aż w końcu z powodzeniem rozwiązuje postawione przed nią zadanie.
BionicSoftHand ma za zadanie obrócić dodekaedr (dwunastościan) tak, aby wcześniej zdefiniowany bok był skierowany na końcu do góry. Niezbędna strategia ruchu jest nauczana w wirtualnym środowisku za pomocą cyfrowego bliźniaka stworzonego przy pomocy danych z kamery rejestrującej głębię i algorytmów sztucznej inteligencji.
Cyfrowy model symulacyjny znacznie przyspiesza szkolenie, zwłaszcza jeśli się go zwielokrotni. W tak zwanym Massive Parallel Learning, nabyta wiedza jest udostępniana wszystkim wirtualnym rękom, które następnie kontynuują pracę z nowym poziomem wiedzy: każdy błąd popełniany jest więc tylko raz. Udane akcje są natychmiast dostępne dla wszystkich modeli.
Po wytrenowaniu układu sterowania w symulacji, jest on przenoszony na prawdziwą BionicSoftHand. Dzięki wirtualnie wyuczonej strategii ruchu, może ona obrócić kostkę na pożądaną stronę i odpowiednio zorientować inne obiekty w przyszłości. W ten sposób raz zdobyte moduły wiedzy i nowe umiejętności mogą być przekazywane innym robotom i udostępniane na całym świecie.
W przeciwieństwie do ludzkiej ręki, BionicSoftHand nie posiada kości. Kontroluje swoje ruchy za pomocą pneumatycznych konstrukcji mieszkowych w palcach. Kiedy komory są wypełnione powietrzem, palce zwijają się. Gdy komory powietrzne są puste, palce pozostają rozciągnięte. Kciuk i palec wskazujący wyposażone są dodatkowo w moduł obrotowy, który umożliwia przesuwanie tych dwóch palców na boki. Daje to bionicznej ręce robota w sumie dwanaście stopni swobody.
Mieszki w palcach zamknięte są w specjalnej osłonie tekstylnej 3D, dzianej zarówno z włókien elastycznych, jak i wysokowytrzymałych. Oznacza to, że za pomocą tekstyliów można dokładnie określić, gdzie konstrukcja rozszerza się i tym samym rozwija siłę, a gdzie nie może się rozszerzyć.
Aby zminimalizować nakład pracy związany z instalacją przewodów do BionicSoftHand, twórcy zaprojektowali specjalnie małą, sterowaną cyfrowo wyspę zaworową, która jest montowana bezpośrednio pod ręką. Oznacza to, że przewody do uruchamiana palców nie muszą być przeciągane przez całe ramię robota. Dzięki temu BionicSoftHand może być szybko i łatwo podłączony i uruchomiony przy użyciu tylko jednego przewodu dla zasilania powietrzem i odpowietrzenia. Ruchy palców mogą być precyzyjnie sterowane za pomocą zainstalowanych proporcjonalnych zaworów piezoelektrycznych.
Elastyczna, pneumatyczna kinematyka oraz zastosowanie elastycznych materiałów i lekkich komponentów sprawiają, że BionicSoftHand wyróżnia się spośród rąk robotów sterowanych elektrycznie lub przy użyciu kabli oraz umożliwia niedrogą produkcję. Dzięki modułowej konstrukcji możliwe są również warianty chwytaków z trzema lub czterema palcami.
W połączeniu z pneumatycznymi lekkimi robotami - takimi jak BionicCobot lub BionicSoftArm - możliwa jest bezpośrednia i bezpieczna współpraca człowiek-robot. Oba roboty są całkowicie elastyczne i nie muszą być osłonięte przed operatorem jak konwencjonalne roboty fabryczne.
Dzięki temu BionicSoftHand jest idealny do zastosowań w miejscach pracy zespołowej w fabryce jutra. Ponieważ elastyczna ręka robota może chwytać zarówno z siłą, jak i z wyczuciem, może być wykorzystana w montażu jako pomocna trzecia dłoń, a także w robotyce usługowej.