BionicMobileAssistant sa pohybuje samostatne v miestnosti a dokáže rozpoznávať objekty, adaptívne ich uchopiť a opracovať v spolupráci s ľuďmi. Spracovanie zaznamenaných informácií má na starosti neurónová sieť, pri tréningu ktorej sa využíva rozšírenie dát.
V budúcnosti budú pracovníci a roboty čoraz užšie spolupracovať. Preto sa vo Festo intenzívne zaoberáme systémami, ktoré by ľudí mohli odbremeniť napríklad od monotónnych a nebezpečných činností a ktoré by zároveň nepredstavovali žiadne riziko. Ústrednú úlohu pri tom zohráva umelá inteligencia.
V spolupráci s ETH Zürich vznikol BionicMobileAssistant, ktorý sa skladá z troch subsystémov: mobilný robot, elektrické robotické rameno a BionicSoftHand 2.0. Pneumatický uchopovač je inšpirovaný ľudskou rukou a je prepracovanou verziou BionicSoftHand z roku 2019.
S elektrickým robotickým ramenom DynaArm sú možné rýchle a dynamické pohyby. Zabezpečuje to ľahká konštrukcia s vysokointegrovanými pohonnými modulmi s hmotnosťou iba jeden kilogram. V týchto takzvaných DynaDrive sú motor, prevodovka, riadiaca elektronika motora a snímače inštalované na veľmi malom priestore. Rameno má vysokú hustotu výkonu a s jedným kW pri 60 Nm hnacieho momentu dokáže oveľa viac ako bežné priemyselné roboty.
Vďaka modelovo založenému riadeniu sily a riadiacim algoritmom na kompenzáciu dynamických účinkov môže rameno dobre reagovať na vonkajšie vplyvy, a tak veľmi citlivo reagovať na okolie. Aktivuje sa systémom Ballbot cez komunikačnú zbernicu EtherCAT. Vďaka modulárnej štruktúre je možné DynaArm uviesť rýchlo a ľahko do prevádzky.
Ballbot je založený na sofistikovanom koncepte pohonu: balancuje na guli, ktorá je poháňaná tromi všesmerovými kolesami. Vďaka tomu dokáže BionicMobileAssistant manévrovať v ľubovoľnom smere. Robot sa dotýka zeme iba v jednom bode, a preto sa môže pohybovať v úzkych priechodoch. Aby si udržal rovnováhu, musí sa nepretržite pohybovať. Na plánovanie a koordináciu pohybov sa využívajú plánovacie a regulačné algoritmy, ktoré sú uložené na výkonnom počítači v tele robota Ballbot.
Stabilita robota sa dosahuje čisto dynamicky. V prípade vonkajších vplyvov dokáže Ballbot rýchlo zmeniť rotáciu gule a udržať rovnováhu. Pomocou inerciálnej meracej jednotky a kódovačov polohy na kolesách sa zaznamenávajú jeho pohyby a relatívny sklon systému. Na základe týchto údajov optimalizačný program vypočíta, ako sa musí robot a rameno pohybovať, aby sa ruka dostala do cieľovej polohy a súčasne sa robot stabilizoval.
Prsty pneumatickej robotickej ruky pozostávajú z pružných vlnovcových štruktúr so vzduchovými komorami, ktoré sú obalené pevnou a zároveň poddajnou pleteninou. Vďaka tomu je ruka ľahká, prispôsobivá a citlivá, no zároveň dokáže vyvinúť veľkú silu. Rovnako ako BionicSoftHand z roku 2019 sa aj pneumatické prsty ovládajú pomocou kompaktného ventilového terminálu s piezoventilmi, ktorý je priamo pripevnený k ruke.
Na ruke je navlečená rukavica s taktilnými snímačmi na končekoch prstov, dlani a vonkajšej strane robotickej ruky. Týmto spôsobom dokáže zistiť, aký tvrdý je uchopovaný predmet, a môže mu prispôsobiť svoju uchopovaciu silu tak, ako to funguje pri ľudskej ruke. Okrem toho sa na vnútornej strane zápästia nachádza hĺbková kamera na vizuálnu detekciu objektov.
Pomocou snímok z kamery dokáže robotická ruka rozpoznať a uchopiť rôzne predmety, aj keď sú čiastočne zakryté. Po príslušnom tréningu dokáže ruka využiť zaznamenané údaje na posúdenie predmetov, a tak napríklad rozlíšiť dobré od zlých. Informácie sú spracované neurónovou sieťou, pri tréningu ktorej sa využíva rozšírenie dát.
Na získanie najlepších možných výsledkov potrebuje neurónová sieť veľa informácií, na základe ktorých sa dokáže orientovať. To znamená, že čím viac tréningových snímok má k dispozícii, tým spoľahlivejšia bude. Keďže je to zvyčajne časovo náročné, odporúča sa automatické zväčšenie databázy.
Tento proces sa nazýva rozšírenie dát. Vykonaním okrajových zmien na niekoľkých pôvodných snímkach, napríklad s iným pozadím, svetelnými podmienkami alebo pozorovacími uhlami, a ich duplikovaním systém získa množstvo údajov, s ktorými môže samostatne pracovať.
Systém má celé napájanie na palube: batéria pre rameno a robota sa nachádza v tele. Zásobník na stlačený vzduch pre pneumatickú ruku je zabudovaný v hornej časti ramena. To znamená, že robot nie je iba mobilný, ale môže sa aj samostatne pohybovať.
Algoritmy uložené na hlavnom počítači tiež riadia autonómne pohyby systému. Plánujú, ako sa bude ruka a guľa pohybovať, aby dosiahli určité cieľové body pri udržaní rovnováhy. Pomocou dvoch kamier sa robot orientuje samostatne v priestore. Jedna kamera vyhľadáva vopred definované pevné body v okolí, aby dokázala absolútne polohovať, zatiaľ čo druhá kamera odhaduje pohyb podľa stropnej konštrukcie.
Mobilita a samostatný prísun energie sú dobrým predpokladom, aby sa dal BionicMobileAssistant flexibilne použiť na rôzne úlohy na rôznych miestach, čo je v zmysle neustále sa meniacej výroby.
Systém by sa dal využiť ako priamy asistent človeka, napríklad ako servisný robot, pomocná ruka pri montáži alebo na podporu pracovníkov pri ergonomicky namáhavej alebo monotónnej práci. Dal by sa tiež použiť v prostrediach, v ktorých ľudia nemôžu pracovať, napríklad z dôvodu nebezpečenstva alebo obmedzeného priestoru.
Vďaka modulárnej koncepcii je možné BionicSoftHand 2.0 rýchlo namontovať na ďalšie robotické ramená a uviesť do prevádzky. Napríklad v kombinácii s BionicCobot alebo BionicSoftArm tvoria uchopovače kompletný pneumatický robotický systém, ktorý môže vďaka svojej inherentnej poddajnosti pracovať ruka v ruke s ľuďmi.