BionicMobileAssistant, uzayda bağımsız olarak hareket eder ve nesneleri bağımsız olarak tanıyabilir, uyarlanabilir şekilde kavrayabilir ve insanlarla birlikte işleyebilir. Veri büyütme yardımı ile önceden eğitilmiş bir sinir ağı, kaydedilen bilgilerin işlenmesinden sorumludur.
Gelecekte, işçiler ve robotlar birlikte daha yakın çalışacak. Bu nedenle Festo'da, örneğin insanları monoton veya tehlikeli faaliyetlerden kurtarabilecek ve aynı zamanda herhangi bir risk oluşturmayan sistemlerle yoğun bir şekilde ilgileniyoruz. Yapay zeka burada merkezi bir rol oynar.
ETH Zürih ile işbirliği içinde, üç alt sistemden oluşan BionicMobileAssistant oluşturuldu: Mobil robot, elektrikli robot kolu ve BionicSoftHand 2.0. Pnömatik tutucu, insan elinden ve 2019'dan itibaren BionicSoftHand daha da geliştirilmesinden ilham almıştır.
Elektrikli robotik bir kol olan DynaArm ile hızlı ve dinamik hareketler mümkündür. Bu, yalnızca bir kilogram ağırlığındaki son derece entegre sürücü modüllerine sahip hafif tasarımıyla sağlanır. Bu sözde DynaDrive'larda motor, dişli kutusu, motor kontrol elektroniği ve sensörler çok küçük bir alana kurulur. Ek olarak, kol, 60 Nm'lik tahrik torkunda bir kW ile olağan endüstriyel robotların çok ötesine geçen yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir.
Dinamik etkileri telafi etmek için model tabanlı kuvvet kontrolü ve kontrol algoritmaları sayesinde kol dış etkilere iyi tepki verebilir ve bu sayede çevresi ile çok hassas bir şekilde etkileşime girebilir. Bir EtherCAT iletişim veriyolu aracılığıyla bir ballbot tarafından kontrol edilir. Modüler yapısı sayesinde DynaArm hızlı ve kolay bir şekilde devreye alınabilir.
Ballbot, sofistike bir sürüş konseptine dayanmaktadır: Üç omniwheel tarafından sürülen bir top üzerinde dengededir. Bu, BionicMobileAssistant'ın herhangi bir yönde manevra yapmasını sağlar. Robot yere yalnızca bir noktada dokunur ve bu nedenle dar geçitlerde gezinebilir. Dengesini korumak için sürekli hareket etmesi gerekir. Hareketlerin planlanması ve koordinasyonu, topun gövdesindeki güçlü bir bilgisayarda saklanan planlama ve kontrol algoritmaları kullanılarak gerçekleştirilir.
Robotun dengesi tamamen dinamik bir şekilde gerçekleştirilir dış etkiler durumunda Ballbot, topu hızlı bir şekilde döndürebilir ve böylece dengesini koruyabilir. Tekerlekler üzerinde bulunan atalet ölçüm ünitesi ve konum enkoderleri yardımıyla hareketlerini ve sistemin göreceli eğimini kaydeder. Bu verilere dayanarak, bir optimizasyon programı, eli hedef konuma getirmek ve aynı anda robotu stabilize etmek için robot ve kolun nasıl hareket etmesi gerektiğini hesaplar.
Pnömatik robot elin parmakları, sağlam ve aynı zamanda esnek örme tekstil ile kaplanmış, hava odalı esnek körük yapılarından oluşur. Bu, eli hafif, uyarlanabilir ve hassas yapar, ancak yine de güçlü kuvvetler uygulayabilir. 2019'dan itibaren BionicSoftHand'de olduğu gibi, pnömatik parmaklar da doğrudan ele takılan piezo valflere sahip kompakt bir valf adası aracılığıyla kontrol edilir.
El, parmak uçlarında, avuç içinde ve robot elin dış kısmında dokunsal kuvvet sensörleri olan bir eldiven giyer. Bu sayede elindeki nesnenin ne kadar sert ve ne kadar iyi olduğunu hissedebiliyor ve kavrama kuvvetini tıpkı biz insanlar gibi söz konusu nesneye göre ayarlıyor. Ayrıca görsel nesne tespiti için bileğin iç kısmında bir derinlik kamerası bulunmaktadır.
Kamera görüntüleri yardımıyla robot eli, kısmen kapalı olsalar bile çeşitli nesneleri tanıyabilir ve tutabilir. Uygun eğitimden sonra el, nesneleri değerlendirmek ve böylece örneğin iyiyi kötüden ayırt etmek için kaydedilen verileri de kullanabilir. Bilgi, veri artırma yardımı ile önceden eğitilmiş sinir ağı tarafından işlenir.
Mümkün olan en iyi sonuçları elde etmek için, sinir ağının kendisini yönlendirebileceği birçok bilgiye ihtiyacı vardır. Bunun anlamı şudur: Ona ne kadar çok eğitim görüntüsü verilirse, o kadar güvenilir olur. Bu genellikle zaman alıcı olduğundan, veritabanında otomatik bir artış önerilir.
Bu işlem veri büyütme olarak bilinir. Birkaç orijinal görüntüde marjinal değişiklikler yaparak örneğin farklı arka planlar, aydınlatma koşulları veya bakış açıları ile ve bunları çoğaltarak, sistem bağımsız olarak çalışabileceği kapsamlı bir veri seti alır.
Sistem tüm enerji beslemesine sahiptir: Kol ve robotun pili gövdede bulunur. Pnömatik el için silindir üst kola yerleştirilmiştir. Bu, robotun yalnızca mobil olmadığı, bağımsız olarak da hareket edebileceği anlamına gelir.
Ana bilgisayarda depolanan algoritmalar, sistemin otonom hareketlerini de kontrol eder. Geleceğe bakarak, dengeyi korurken belirli hedef noktalara ulaşmak için kolun ve topun nasıl hareket etmesi gerektiğini planlarsınız. İki kamera yardımıyla robot odada bağımsız olarak yönleniyor: Bir kamera kendini mutlak olarak konumlandırmak için alanda önceden tanımlanmış sabit noktaları arar, ikinci kamera ise hareketi tahmin etmek için tavan yapısını kullanır.
Hareket kabiliyeti ve kendi kendine yeterli enerji kaynağı, BionicMobileAssistant'ın değişen yerlerde farklı görevler için esnek bir şekilde kullanılmasını sağlar tamamen sürekli değişen bir üretim ruhu içinde.
Sistem, örneğin bir servis robotu olarak, montajda yardımcı olarak veya ergonomik olarak stresli veya monoton işlerde çalışanları desteklemek için doğrudan insan asistanı olarak kullanım için önceden belirlenmiş olacaktır. Ayrıca, örneğin tehlikeler veya sınırlı erişilebilirlik nedeniyle insanların çalışamayacağı ortamlarda da kullanmak mümkün olacaktır.
Modüler konsept sayesinde BionicSoftHand 2.0, diğer robot kollarına da hızlı bir şekilde monte edilebilir ve çalıştırılabilir. Örneğin BionicCobot veya BionicSoftArm ile birlikte tutucu, doğal esnekliği nedeniyle insanlarla el ele çalışabilen tamamen pnömatik bir robot sistemi oluşturur.