BionicMobileAssistant se samostalno kreće u prostoru i može sam da prepozna predmete, da ih hvata prilagođavajući se i obrađuje zajedno sa ljudima. Za obradu snimljenih informacija odgovorna je neuronska mreža koja je unapred osposobljena pomoću augmentacije podataka.
U budućnosti će radnici i roboti sve bliskije sarađivati. Zato mi u Festu intenzivno radimo na sistemima koji bi ljude mogli da poštede, na primer, monotonih ili opasnih aktivnosti, a koji pritom ne predstavljaju rizik. Veštačka inteligencija ovde igra centralnu ulogu.
U saradnji sa ETH u Cirihu kreiran je BionicMobileAssistant koji se sastoji od tri podsistema: mobilnog robota, električne robotske ruke i ruke BionicSoftHand 2.0. Pneumatska hvataljka inspirisana je ljudskom rukom i zapravo je nadogradnja BionicSoftHand iz 2019. godine.
DynaArm, električna robotska ruka, može da izvodi brze i dinamične pokrete. To osigurava njen laki dizajn sa visoko integrisanim pogonskim modulima koji teže samo jedan kilogram. U tim takozvanim DynaDrives su u veoma malom prostoru ugrađeni motor, menjač, elektronika za upravljanje motorom i senzori. Osim toga, ruka ima veliku gustinu snage, koja sa 1 kW pri 60 Nm pogonskog momenta daleko nadilazi onu kod uobičajenih industrijskih robota.
Zahvaljujući algoritmima za kontrolu sile i upravljanja zasnovanim na modelu za kompenzaciju dinamičkih efekata, ruka može dobro da reaguje na spoljašnje uticaje i da zato veoma senzibilno komunicira sa svojim okruženjem. Njome putem komunikacione sabirnice EtherCAT upravlja robot koji balansira na lopti. Zahvaljujući svojoj modularnoj strukturi, DynaArm se može brzo pokrenuti i lako održavati.
Ballbot se zasniva na sofisticiranom konceptu pogona: balansira na lopti koju pokreću tri višenamenska točka. To pomoćniku BionicMobileAssistant omogućava manevrisanje u svim smerovima. Robot uvek dodiruje tlo samo u jednoj tački i stoga može da navigira i kroz uske prolaze. Da bi održao ravnotežu, mora se neprestano kretati. Planiranje i koordinacija pokreta sprovode se pomoću algoritama planiranja i upravljanja koji su sačuvani na snažnom računaru u telu robota.
Stabilnost robota ostvaruje se na čisto dinamičan način – u slučaju spoljašnjih uticaja, Ballbot može brzo da zarotira loptu i tako zadrži ravnotežu. Svoja kretanja i relativni nagib sistema beleži uz pomoć inercijalne merne jedinice i enkodera položaja na točkovima. Na osnovu tih podataka program za optimizovanje izračunava kako se robot i ruka moraju kretati da bi doveli ruku u ciljni položaj i istovremeno stabilizovali robota.
Prsti pneumatske robotske ruke sastoje se od fleksibilnih konstrukcija meha sa vazdušnim komorama, obmotanih čvrstom i istovremeno fleksibilnom pletenom tkaninom. To ruku čini lakom, prilagodljivom i osetljivom, ali i dalje sposobnom da deluje jakim silama. Kao i kod ruke BionicSoftHand iz 2019. godine, pneumatski prsti se takođe kontrolišu putem kompaktnog ventilskog bloka sa piezo ventilima koji je pričvršćen na samu ruku.
Ruka nosi rukavicu sa senzorima taktilne sile na vrhovima prstiju, dlanu i spoljašnjoj strani robotske ruke. Na taj način može da oseti koliko je predmet tvrd i koliko dobro leži u ruci i da na osnovu toga prilagodi svoju silu hvatanja – baš kao što to čine i ljudi – predmetu o kojem se radi. Osim toga, na unutrašnjoj strani zgloba nalazi se dubinska kamera za vizuelnu detekciju objekata.
Na osnovu slika koje dobija sa kamere, robotska ruka može da prepozna i uhvati razne predmete, čak i ako su delimično prekriveni. Osim toga, nakon odgovarajućeg treninga ruka može da koristi registrovane podatke za procenu objekata i da na osnovu njih, na primer, razlikuje dobre od loših. Informaciju obrađuje neuronska mreža koja je unapred osposobljena pomoću augmentacije podataka.
Da bi postigla što bolje rezultate, neuronskoj mreži je potrebno mnogo informacija na osnovu kojih se može orijentisati. To znači: što više slika sa treninga je dostupno, to ruka postaje pouzdanija. Budući da to obično iziskuje puno vremena, preporučuje se automatsko proširenje baze podataka.
Taj proces je poznat kao augmentacija podataka. Uvođenjem marginalnih promena na nekoliko izvornih slika – na primer sa različitim pozadinama, uslovima osvetljenja ili uglovima gledanja – i njihovim umnožavanjem, sistem dobija opsežan skup podataka sa kojim može samostalno da radi.
Sistem poseduje integrisano napajanje energijom: baterija za ruku i robota smeštena je u telu. Patrona komprimovanog vazduha za pneumatsku ruku je ugrađena u nadlakticu. Zbog toga ovaj robot nije samo mobilan, već se može i samostalno kretati.
Algoritmi sačuvani na glavnom računaru upravljaju i autonomnim kretanjima sistema. Oni predviđaju na koji način se ruka i lopta moraju kretati da bi dosegnuli određene ciljne tačke i pritom održavaju ravnotežu. Robot se samostalno orijentiše u prostoru pomoću dve kamere: jedna kamera traži unapred definisane fiksne tačke u okolini da bi se apsolutno pozicionirala, dok druga kamera koristi strukturu plafona za procenu kretanja.
Njegova mobilnost i nezavisno napajanje energijom omogućavaju fleksibilnu upotrebu BionicMobileAssistant-a u različitim zadacima na promenljivim lokacijama – u potpunosti u duhu proizvodnje koja se neprekidno menja.
Sistem bi se mogao koristiti kao lični asistent, na primer kao servisni robot, kao pomoćna ruka u montaži ili za podršku radnicima pri ergonomski zahtevnom ili monotonom poslu. Mogao bi se koristiti u okruženjima u kojima ljudi ne mogu da rade, na primer zbog opasnosti ili ograničene pristupačnosti.
Zahvaljujući modularnom konceptu, ruka BionicSoftHand 2.0 se može brzo montirati na druge robotske ruke i pustiti u rad. U kombinaciji sa robotom BionicCobot ili rukom BionicSoftArm , na primer, hvataljka predstavlja potpuno pneumatski robotski sistem koji zahvaljujući svojoj inherentnoj fleksibilnosti može raditi ruku pod ruku sa ljudima.