BionicMobileAssistant автономно переміщається в просторі і може самостійно розпізнавати об'єкти, адаптивно захоплювати їх і обробляти разом з людьми. За обробку записаної інформації відповідає нейронна мережа, яка була заздалегідь навчена за допомогою аугментації даних.
У майбутньому робітники та роботи будуть співпрацювати все тісніше. Тому ми в Festo інтенсивно працюємо над системами, які можуть розвантажити людей, наприклад, при одноманітній або небезпечній діяльності, і в той же час не становлять ризику. Центральну роль тут відіграє штучний інтелект.
BionicMobileAssistant, який складається з трьох підсистем: мобільного робота, електричної руки робота та BionicSoftHand 2.0, був створений у співпраці з ETH Zurich. Пневматичний захват, створений подібним до руки людини, є подальшим розвитком BionicSoftHand 2019 року.
З DynaArm, електричною роботизованою рукою, можливі швидкі та динамічні рухи. Це забезпечується її легкою конструкцією з інтегрованими модулями приводу вагою всього в один кілограм. У цих так званих DynaDrives двигун, трансмісія, електроніка керування двигуном і давачі встановлені на дуже маленькому просторі. Крім того, рука має високу щільність потужності, яка з одним кВт при крутному моменті приводу 60 Нм значно перевищує показники звичайних промислових роботів.
Завдяки заснованим на моделях алгоритмам контролю сили та контролю для компенсації динамічних ефектів рука може добре реагувати на зовнішні впливи і, таким чином, дуже чутливо взаємодіяти з навколишнім середовищем. Вона керується Ballbot через шину зв’язку EtherCAT. Завдяки модульній конструкції DynaArm можна швидко ввести в експлуатацію та легко обслуговувати.
Ballbot заснований на складній концепції приводу: він балансує на м’ячі, який приводиться в рух трьома Omniwheels. Це дозволяє BionicMobileAssistant маневрувати в будь-якому напрямку. Робот торкається землі лише в одній точці і таким чином може переміщатися вузькими проходами. Щоб утримати рівновагу, він повинен постійно рухатися. Рухи плануються та координуються за допомогою алгоритмів планування та контролю, які зберігаються на потужному комп’ютері в тілі Ballbot.
Стійкість робота реалізується суто динамічно — у разі зовнішніх впливів Ballbot може швидко привести м'яч у обертання і таким чином зберегти рівновагу. За допомогою інерційного вимірювального блоку та давачів положення на колесах він фіксує свої рухи та відносний нахил системи. На основі цих даних програма оптимізації обчислює, як робот і рука повинні рухатися, щоб привести руку в цільове положення і одночасно стабілізувати робота.
Пальці руки пневматичного робота складаються з гнучких сильфонних конструкцій з повітряними камерами, укладених у міцну, але гнучку текстильну тканину. Це робить руку легкою, адаптивною та чутливою, але здатною до потужних зусиль. Як і в BionicSoftHand з 2019 року, пневматичні пальці керуються за допомогою компактного пневмоострова з п’єзоклапанами, який прикріплений безпосередньо до руки.
На руку надягають рукавичку з тактильними давачами сили на кінчиках пальців, долоні та із зовнішньої сторони роботизованої руки. Таким чином, вона може відчути, наскільки твердий об’єкт, який вона стискає, і наскільки добре він поміщається в руці, а також налаштувати свою силу захоплення на об’єкт, про який йде мова — так само, як це робимо ми, люди. Крім того, на внутрішній стороні зап’ястя є камера глибини для візуального виявлення об’єктів.
За допомогою зображень з камери рука робота може розпізнавати та захоплювати різні об’єкти, навіть якщо вони частково прикриті. Після відповідного тренування рука може також використовувати записані дані для оцінки об’єктів і таким чином, наприклад, відрізнити, наприклад, якісні деталі від бракованих. Інформація обробляється нейронною мережею, яка була заздалегідь навчена за допомогою аугментації даних.
Щоб досягти найкращих результатів, нейронна мережа потребує багато інформації, яку вона може використовувати для орієнтування. Це означає, що чим більше навчальних зображень їй доступно, тим надійнішою вона стає. Оскільки це зазвичай займає багато часу, автоматичне зростання бази даних є хорошою ідеєю.
Ця процедура називається аугментацією (збільшенням) даних. Вносячи незначні зміни до кількох оригінальних зображень, наприклад, із різним фоном, умовами освітлення чи перспективою, та копіюючи їх, система отримує вичерпний набір даних, з якими може працювати незалежно.
Система має на борту всю систему живлення: батарея для руки і робота знаходиться в корпусі. Балон стисненого повітря для пневматичної руки встановлений у верхній частині плеча. Це означає, що робот не тільки мобільний, а й може пересуватися самостійно.
Алгоритми, що зберігаються на головному комп’ютері, також керують автономними рухами системи. Заглядаючи наперед, вони планують, як рука і м’яч повинні рухатися, щоб досягти певних цілей, зберігаючи рівновагу. За допомогою двох камер робот самостійно орієнтується в просторі: одна камера шукає заздалегідь визначені фіксовані точки в зоні для абсоютного позиціонування, а друга камера використовує стельову конструкцію для оцінки руху.
Його мобільність і самодостатнє енергопостачання дозволяють гнучко використовувати BionicMobileAssistant для виконання різних завдань у різних місцях — у дусі виробництва, що постійно змінюється.
Система може використовуватись як безпосередній помічник людини, наприклад, як сервісний робот, як рука-помічник при складанні або для підтримки працівників у ергономічно вимогливій або монотонній роботі. Його також можна використовувати в середовищах, де люди не можуть працювати, наприклад, через небезпеку або обмежену доступність.
Завдяки модульній концепції BionicSoftHand 2.0 також можна швидко встановити на інші роботизовані руки та ввести в експлуатацію. У поєднанні з BionicCobot або BionicSoftArm , наприклад, захват утворює повністю пневматичну систему робота, яка може працювати рука об руку з людьми завдяки притаманній їй гнучкості.