BionicMobileAssistant se samostojno giblje v prostoru in lahko prav tako samostojno prepozna predmete, jih prilagodljivo prime in obdela skupaj s človekom. Nevronska mreža, ki je bila predhodno usposobljena s pomočjo povečanja podatkov, prevzame obdelavo zapisanih informacij.
Delavci in roboti bodo v prihodnosti sodelovali še tesneje. Zato se v družbi Festo intenzivno ukvarjamo s sistemi, ki bi na primer razbremenili ljudi monotonih ali nevarnih opravil, hkrati pa ne bi predstavljali tveganja. Pri tem ima osrednjo vlogo umetna inteligenca.
V sodelovanju z ETH Zürich je bil izdelan BionicMobileAssistant, ki je sestavljen iz treh podsistemov: mobilnega robota, električne robotske roke in BionicSoftHand 2.0. Pnevmatsko prijemalo je navdih črpalo pri človeški roki in predstavlja nadaljnji razvoj izdelka BionicSoftHand iz leta 2019.
Električna robotska roka DynaArm omogoča hitre in dinamične gibe. To zagotavlja lahka zasnova z visoko integriranimi pogonskimi moduli, ki tehtajo le en kilogram. V teh t. i. pogonih DynaDrive so motor, reduktorska enota, krmilna elektronika in senzorji nameščeni na zelo majhnem prostoru. Poleg tega ima roka visoko gostoto moči, ki z 1 kW in pogonskim navorom 60 Nm močno presega gostoto moči običajnih industrijskih robotov.
Zaradi krmiljenja sile na podlagi modela in krmilnega algoritma za izravnavo dinamičnih učinkov se lahko roka dobro odziva na zunanje vplive in tako zelo občutljivo sodeluje z okoljem. Krmili se iz naprave Ballbot prek komunikacijskega vodila EtherCAT. Zaradi modularne zasnove je DynaArm mogoče hitro zagnati in enostavno vzdrževati.
Ballbot temelji na premišljeni zasnovi pogona: ravnotežje lovi na krogli, ki jo poganjajo tri kolesa Omniwheels. Tako se lahko BionicMobileAssistant pomika v katero koli smer. Robot se tal dotika le v eni točki, zato se lahko premika tudi po ozkih prehodih. Da bi ohranil ravnotežje, se mora nenehno premikati. Načrtovanje in usklajevanje gibov poteka s pomočjo algoritmov za načrtovanje in krmiljenje, ki so shranjeni v zmogljivem računalniku v ogrodju naprave Ballbot.
Stabilnost robota je izvedena izključno dinamično – v primeru zunanjih vplivov lahko Ballbot hitro vzpostavi rotacijo žoge in tako ohrani ravnotežje. S pomočjo inercialne merilne enote in kodirnikov položaja na kolesih beleži svoje gibanje in relativni naklon sistema. Na podlagi teh podatkov program za optimizacijo izračuna, kako se morata robot in roka premikati, da se roka postavi v ciljni položaj in hkrati stabilizira robota.
Prste pnevmatske robotske roke sestavljajo prožne mehovne strukture z zračnimi komorami, ki so obdane s čvrsto, a prožno tekstilno pletenino. Zato je roka lahka, prilagodljiva in občutljiva, vendar zmožna delovati z velikimi silami. Tako kot pri napravi BionicSoftHand iz leta 2019 se tudi pnevmatski prsti krmilijo prek kompaktnega ventilskega otoka s piezoventili, ki je pritrjen neposredno na roko.
Roka ima rokavico z otipnimi senzorji sile na konicah prstov, dlani in zunanjih straneh robotske roke. Tako lahko zazna, kako trd je predmet, ki ga je treba prijeti, in kako dobro se prilega roki, ter prilagodi silo prijema ustreznemu predmetu – tako kot to počnemo ljudje. Poleg tega je v zapestju nameščena globinska kamera za vizualno zaznavanje predmetov.
Robotska roka lahko s pomočjo slik s kamere prepozna in zajame različne predmete, tudi če so delno zakriti. Po ustreznem usposabljanju lahko roka na podlagi zajetih podatkov tudi oceni predmete in tako na primer loči med dobrim in slabim. Informacije obdela nevronska mreža, ki je bila predhodno usposobljena s pomočjo povečanja podatkov.
Za doseganje najboljših možnih rezultatov nevronska mreža potrebuje veliko informacij, ki jo usmerjajo. To pomeni, da je zanesljivost večja, če ima na voljo več učnih slik. Ker je to običajno zamudno, je dobro, da se zbirka podatkov samodejno poveča.
Ta postopek se imenuje povečanje podatkov. Z manjšimi spremembami nekaj izvornih slik – na primer z različnimi ozadji, svetlobnimi pogoji ali zornimi koti - in njihovim podvajanjem sistem pridobi obsežen nabor podatkov, s katerimi lahko dela samostojno.
Sistem ima vgrajeno celotno oskrbo z energijo: baterija za roko in robota je nameščena v telesu. Kartuša s stisnjenim zrakom za pnevmatsko roko je nameščena v zgornjem delu roke. To pomeni, da je robot ne le mobilen, temveč se lahko premika tudi samostojno.
Algoritmi, shranjeni v glavnem računalniku, krmilijo tudi avtonomno gibanje sistema. Načrtujejo, kako se morata roka in žoga v prihodnje premikati, da bi dosegli določene ciljne točke in pri tem ohranili ravnotežje. S pomočjo dveh kamer se robot samostojno orientira v prostoru: ena kamera išče vnaprej določene fiksne točke v okolju, da se popolnoma umesti, druga kamera pa za oceno gibanja uporablja strukturo stropa.
Njegova mobilnost in samozadostna oskrba z energijo omogočata, da se BionicMobileAssistant uporablja za različne naloge na različnih lokacijah – v skladu z duhom nenehno spreminjajoče se proizvodnje.
Sistem bi bil namenjen uporabi kot človekov neposredni pomočnik, na primer kot servisni robot, pomočnik pri montaži ali podpora delavcem pri ergonomsko napornem ali monotonem delu. Prav tako bi ga bilo mogoče uporabljati v okoljih, v katerih ljudje ne morejo delati, na primer zaradi nevarnosti ali omejene dostopnosti.
Zaradi modularnega koncepta je mogoče BionicSoftHand 2.0 hitro namestiti tudi na druge robotske roke in jo začeti uporabljati. V kombinaciji na primer z BionicCobot ali BionicSoftArm prijemalo predstavlja popolnoma pnevmatski robotski sistem, ki lahko zaradi svoje prilagodljivosti dela z roko v roki s človekom.