BionicMobileAssistant di chuyển tự động trong không gian và có thể nhận ra các đối tượng một cách độc lập, kẹp chặt chúng một cách thích ứng và xử lý chúng cùng với con người. Mạng nơ-ron, đã được đào tạo trước với sự trợ giúp của Data Augmentation, chịu trách nhiệm xử lý thông tin được ghi lại.
Người lao động và robot sẽ làm việc cùng nhau ngày càng chặt chẽ hơn trong tương lai. Đó là lý do tại sao chúng tôi tại Festo đang làm việc chuyên sâu trên các hệ thống có thể giải phóng con người, như khỏi các hoạt động đơn điệu hoặc nguy hiểm, đồng thời không gây rủi ro. Trí thông minh nhân tạo đóng vai trò trung tâm ở đây.
BionicMobileAssistant, bao gồm ba hệ thống con: một robot tự vận hành, một cánh tay robot điện và BionicSoftHand 2.0, được tạo ra khi hợp tác với ETH Zurich. Bộ kẹp khí nén được lấy cảm hứng từ bàn tay con người và là sự phát triển thêm của BionicSoftHand từ 2019.
Với DynaArm, một cánh tay robot điện, có thể thực hiện các chuyển động nhanh và năng động. Điều này được đảm bảo nhờ thiết kế nhẹ với các mô đun truyền động tích hợp cao và chỉ nặng một kg. Trong cái gọi là DynaDrives này, động cơ, hộp số, thiết bị điện tử điều khiển động cơ và các cảm biến được lắp đặt trong một không gian rất nhỏ. Ngoài ra, cánh tay này có mật độ công suất cao, với một kW tại mô-men xoắn dẫn động 60 Nm, vượt xa so với các robot công nghiệp thông thường.
Nhờ các thuật toán điều khiển và điều khiển lực tự động dựa trên mô hình để bù đắp các hiệu ứng động, cánh tay có thể phản ứng tốt với các tác động bên ngoài và qua đó tương tác rất nhạy với môi trường của nó. Nó được điều khiển bởi một Ballbot thông qua một đường truyền giao tiếp EtherCAT. Do được thiết kế theo mô đun, DynaArm có thể được vận hành nhanh chóng và dễ dàng bảo trì.
Ballbot dựa trên một khái niệm truyền động phức tạp: nó cân bằng trên một quả bóng được điều khiển bởi ba Omniwheels. Điều này cho phép BionicMobileAssistant điều động theo bất kỳ hướng nào. Robot chỉ chạm đất tại một điểm nên có thể điều hướng qua những đoạn hẹp. Để giữ thăng bằng, nó phải di chuyển liên tục. Các chuyển động được lên kế hoạch và phối hợp bằng cách sử dụng các thuật toán lập kế hoạch và điều khiển tự động được lưu trữ trên một máy tính công suất lớn trong cơ thể Ballbot.
Sự ổn định của robot được thực hiện hoàn toàn bằng động lực - trong trường hợp có các tác động bên ngoài, Ballbot có thể nhanh chóng làm quả bóng quay và do đó duy trì sự cân bằng của nó. Với sự trợ giúp của thiết bị đo đạc quán tính và bộ mã hóa vị trí trên các bánh xe, nó ghi lại chuyển động và độ nghiêng tương đối trong hệ thống. Dựa trên dữ liệu này, một chương trình tối ưu hóa sẽ tính toán cách robot và cánh tay phải di chuyển để đưa tay vào vị trí mục tiêu và đồng thời ổn định robot.
Các ngón tay của bàn tay robot khí nén bao gồm các cấu trúc ống thổi linh hoạt với các khoang khí, được bọc trong một loại vải dệt kim chắc chắn và linh hoạt. Cấu trúc này làm cho bàn tay nhẹ nhàng, dễ thích nghi và nhạy cảm, nhưng vẫn có khả năng tác động lực mạnh. Như với BionicSoftHand từ 2019, các ngón tay khí nén cũng được điều khiển thông qua một van cụm nhỏ gọn với van piezo, được gắn trực tiếp vào tay.
Bàn tay đeo găng tay có cảm biến lực xúc giác trên đầu ngón tay, lòng bàn tay và bên ngoài bàn tay robot. Bằng cách này, nó có thể cảm nhận được độ cứng của vật thể đang được kẹp chặt và độ vừa vặn của vật thể trong tay, và điều chỉnh lực nắm của mình cho phù hợp với vật thể được đề cập - giống như con người chúng ta. Ngoài ra, có một camera chiều sâu ở bên trong cổ tay để phát hiện đối tượng trực quan.
Với sự hỗ trợ của hình ảnh từ camera, bàn tay robot có thể nhận ra và kẹp các vật thể khác nhau, ngay cả khi chúng bị che một phần. Sau khi được huấn luyện thích hợp, bàn tay cũng có thể sử dụng dữ liệu được ghi lại để đánh giá các đối tượng và có thể phân biệt được như tốt và xấu. Thông tin được mạng nơ-ron xử lý, mạng này đã được đào tạo trước bằng cách sử dụng Data Augmentation.
Để đạt được kết quả tốt nhất có thể, mạng nơ-ron cần rất nhiều thông tin mà nó có thể sử dụng để định hướng cho chính mình. Nghĩa là càng có nhiều hình ảnh đào tạo cho nó, nó càng trở nên đáng tin cậy. Vì việc này thường tốn nhiều thời gian nên việc nhân cơ sở dữ liệu tự động là một ý kiến hay.
Quá trình này được gọi là Data Augmentation. Bằng cách thực hiện các thay đổi nhỏ đối với một số hình ảnh gốc - ví dụ với các nền, điều kiện ánh sáng hoặc phối cảnh khác nhau - và sao chép chúng, hệ thống nhận được một tập dữ liệu toàn diện và sau đó có thể hoạt động độc lập.
Hệ thống có toàn bộ nguồn điện trên mạch: Pin cho cánh tay và robot được đặt trong cơ thể. Hộp khí nén cho tay khí nén được lắp ở cánh tay trên. Điều này có nghĩa là robot không chỉ di động mà còn có thể di chuyển độc lập.
Các thuật toán được lưu trữ trên máy tính chủ cũng điều khiển các chuyển động tự động của hệ thống. Máy tính chủ lên kế hoạch trong tương lai gần cách để cánh tay và quả bóng di chuyển để đạt được các mục tiêu nhất định trong khi vẫn giữ được thăng bằng. Với sự trợ giúp của hai camera, robot tự định hướng độc lập trong không gian: một camera tìm kiếm các điểm cố định được xác định trước trong khu vực để xác định vị trí tuyệt đối, trong khi camera thứ hai sử dụng cấu trúc trần nhà để ước tính chuyển động.
Tính di động và khả năng cấp điện tự túc cho phép BionicMobileAssistant được sử dụng linh hoạt cho các nhiệm vụ khác nhau tại các địa điểm khác nhau - trên tinh thần sản xuất liên tục thay đổi.
Hệ thống này sẽ được ưu tiên sử dụng như một trợ lý trực tiếp của con người, ví dụ như một robot phục vụ, như một người trợ giúp trong việc lắp ráp hoặc hỗ trợ công nhân trong những công việc đòi hỏi công thái học cao hoặc đơn điệu. Nó cũng có thể được sử dụng trong những môi trường mà mọi người không thể làm việc, như nơi có nguy hiểm hoặc khả năng tiếp cận hạn chế.
Nhờ khái niệm mô đun, BionicSoftHand 2.0 cũng có thể nhanh chóng được gắn trên các cánh tay robot khác và đưa vào hoạt động. Ví dụ: kết hợp với BionicCobot hoặc BionicSoftArm , bộ kẹp tạo thành một hệ thống robot khí nén hoàn toàn có thể làm việc tay đôi với con người do tính linh hoạt vốn có của nó.