BionicMobileAssistant se deplaseaza in mod autonom in spatiu si poate sa recunoasca obiecte in mod independent, sa le apuce in mod adaptiv si sa lucreze la ele alaturi de om. O retea neuronala, care a fost antrenata in prealabil cu ajutorul suplimentarii datelor, preia procesarea informatiilor inregistrate.
Lucratorii si robotii vor colabora din ce in ce mai strans in viitor. De aceea, noi, la Festo, lucram intensiv la sisteme care ar putea scuti oamenii de sarcini monotone sau periculoase, de exemplu, fara a reprezenta un risc. Inteligenta artificiala joaca un rol central in acest sens.
In cooperare cu ETH Zurich, a fost creat BionicMobileAssistant, care consta din trei subsisteme: un robot mobil, un brat robotizat electric si BionicSoftHand 2.0. Prehensorul pneumatic este inspirat de mana umana si reprezinta o dezvoltare ulterioara a BionicSoftHand din 2019.
Cu DynaArm, un brat robotizat electric, sunt posibile miscari rapide si dinamice. Acest lucru este asigurat de designul sau usor, cu module de actionare foarte integrate care cantaresc doar un kilogram. In aceste asa-numite DynaDrives, motorul, cutia de viteze, componentele electronice de control al motorului si senzorii sunt instalate intr-un spatiu foarte mic. In plus, bratul are o densitate mare de putere care, la un kW cu un cuplu de actionare de 60 Nm, o depaseste cu mult pe cea a robotilor industriali obisnuiti.
Datorita controlului fortei bazat pe model si a algoritmilor de control pentru compensarea efectelor dinamice, bratul poate reactiona bine la influentele externe si, astfel, poate interactiona foarte sensibil cu mediul inconjurator. Acesta este controlat de la un Ballbot prin intermediul unei magistrale de comunicare EtherCAT. Datorita designului sau modular, DynaArm poate fi pus in functiune rapid si intretinut cu usurinta.
Ballbot se bazeaza pe un concept ingenios de actionare: se echilibreaza pe o bila actionata de trei roti Omniwheels. Acest lucru permite asistentului mobil bionic sa se deplaseze in orice directie. Robotul atinge solul doar intr-un singur punct si, astfel, poate naviga si prin pasaje inguste. Pentru a-si pastra echilibrul, el trebuie sa se miste continuu. Planificarea si coordonarea miscarilor sunt realizate prin algoritmi de planificare si control care sunt stocati pe un calculator puternic din corpul robotului.
Stabilitatea robotului este realizata in mod pur dinamic - in cazul unor influente externe, Ballbot poate pune rapid bila in rotatie si astfel isi mentine echilibrul. Cu ajutorul unei unitati de masurare inertiala si a codurilor de pozitie de pe roti, acesta inregistreaza miscarile sale si inclinarea relativa a sistemului. Pe baza acestor date, un program de optimizare calculeaza modul in care robotul si bratul trebuie sa se miste pentru a aduce mana in pozitia tinta si pentru a stabiliza robotul in acelasi timp.
Degetele mainii robotizate pneumatice sunt formate din structuri flexibile cu burdufuri cu camere de aer, invelite intr-o tesatura textila ferma, dar maleabila. Acest lucru face ca mana sa fie usoara, adaptabila si sensibila, dar capabila sa exercite forte inalte. La fel ca in cazul BionicSoftHand din 2019, degetele pneumatice sunt, de asemenea, controlate printr-o insula compacta cu ventile piezoelectrice care este atasata direct la mana.
Mana poarta o manusa cu senzori de forta tactila pe varfurile degetelor, pe palma si pe partile exterioare ale mainii robotului. Astfel, poate simti cat de tare este obiectul care trebuie apucat si cat de bine se potriveste in mana si isi poate adapta forta de apucare la obiectul respectiv - la fel cum facem noi, oamenii. In plus, in interiorul incheieturii se afla o camera de adancime pentru detectarea vizuala a obiectelor.
Cu ajutorul imaginilor camerei, mana robotului poate recunoaste si apuca diverse obiecte, chiar daca acestea sunt partial acoperite. Dupa o pregatire adecvata, mana poate, de asemenea, sa judece obiectele pe baza datelor capturate si astfel sa faca distinctia intre bun si rau, de exemplu. Informatiile sunt procesate de reteaua neuronala, care a fost antrenata in prealabil cu ajutorul cresterii datelor.
Pentru a obtine cele mai bune rezultate posibile, reteaua neuronala are nevoie de o multime de informatii care sa o ghideze. Aceasta inseamna ca, cu cat are la dispozitie mai multe imagini de antrenament, cu atat devine mai fiabila. Deoarece acest lucru necesita, de obicei, mult timp, o crestere automata in baza de date este o idee buna.
Acest proces se numeste augmentare a datelor. Prin efectuarea unor modificari marginale la cateva imagini sursa - de exemplu, cu fundaluri, conditii de iluminare sau unghiuri de vedere diferite - si prin duplicarea acestora, sistemul obtine un set extins de date cu care poate lucra independent.
Sistemul are intreaga sursa de energie la bord: bateria pentru brat si robot se afla in corp. Cartusul de aer comprimat pentru mana pneumatica este instalat in partea superioara a bratului. Acest lucru inseamna ca robotul nu numai ca este mobil, dar se poate deplasa si in mod autonom.
Algoritmii stocati pe calculatorul principal controleaza, de asemenea, miscarile autonome ale sistemului. Privind inainte, ei planifica modul in care bratul si bila trebuie sa se miste pentru a atinge anumite puncte tinta, pastrand in acelasi timp echilibrul. Cu ajutorul a doua camere, robotul se orienteaza independent in spatiu: o camera cauta puncte fixe predefinite in mediul inconjurator pentru a se pozitiona in mod absolut, in timp ce o a doua camera utilizeaza structura tavanului pentru a estima miscarea.
Mobilitatea sa si alimentarea autonoma cu energie ii permit asistentului mobil BionicMobileAssistant sa fie utilizat in mod flexibil pentru diferite sarcini in locatii diferite - in conformitate cu spiritul productiei in continua schimbare.
Sistemul ar fi predestinat pentru a fi utilizat ca asistent direct al oamenilor, de exemplu ca robot de serviciu, ca o mana de ajutor la asamblare sau pentru a sprijini muncitorii in activitati ergonomice stresante sau monotone. De asemenea, ar fi posibil sa fie utilizat in medii in care oamenii nu pot lucra, de exemplu din cauza pericolelor sau a accesului limitat.
Datorita conceptului modular, BionicSoftHand 2.0 poate fi, de asemenea, montat rapid pe alte brate robotizate si pus in functiune. Combinat cu BionicCobot sau cu BionicSoftArm, de exemplu, dispozitivul de prindere formeaza un sistem robotic complet pneumatic care poate lucra cot la cot cu oamenii datorita conformitatii sale inerente.