Festo's Pneumatic Robotics Meet Artificial Intelligence

Festo viser frem den pneumatiske robothånden BionicSoftHand på Hanover Fair 2019. Kombinert med BionicSoftArm, en pneumatisk lett robot, er disse Future Concepts egnet for menneske-robot-samarbeid.

BionicSoftHand er pneumatisk betjent, slik at den kan samhandle trygt og direkte med mennesker. I motsetning til den menneskelige hånden, har BionicSoftHand ingen bein. Fingrene består av fleksible belgstrukturer med luftkamre. Belgen er lukket i fingrene av en spesiell 3D tekstilfrakk strikket fra begge, elastiske og høyfastede tråder. Ved hjelp av tekstilen er det mulig å bestemme nøyaktig hvor strukturen utvides og genererer kraft, og hvor den hindres i å utvide. Dette gjør den lett, fleksibel, tilpasningsdyktig og følsom, men likevel i stand til å utøve sterke krefter.

Kunstig intelligens

Læringsmetodene til maskiner er sammenlignbare med mennesker: enten på en positiv eller negativ måte - de krever tilbakemelding etter handlingene sine for å klassifisere og lære av dem. BionicSoftHand bruker metoden for forsterkningslæring.

Dette betyr: I stedet for å etterligne en spesifikk handling, blir hånden bare gitt et mål. Den bruker prøving og feiling metoden, for å oppnå målet sitt. Basert på mottatt tilbakemelding optimaliserer den gradvis sine handlinger til oppgaven endelig er løst vellykket.

Spesielt bør BionicSoftHand rotere en 12-sidig kube slik at en tidligere definert side peker oppover på slutten. Den nødvendige bevegelsesstrategien blir undervist i et virtuelt miljø ved hjelp av en digital tvilling, som er opprettet ved hjelp av data fra et dybdesenserende kamera via datamaskinvisjon og algoritmene til kunstig intelligens.

Proporsjonale piezoventiler for nøyaktig kontroll

For å holde innsatsen for å slange BionicSoftHand så lavt som mulig, har utviklerne spesialdesignet en liten, digitalt styrt ventilterminal, som er montert direkte på hånden. Dette betyr at rørene for å kontrollere gripefingrene ikke trenger å bli trukket gjennom hele robotarmen. Dermed kan BionicSoftHand kobles raskt og enkelt og betjenes med bare ett rør hver for tilluft og avtrekksluft. Med de proporsjonale piezoventilene som brukes, kan fingrene beveges nøyaktig.

Den strenge separasjonen mellom det manuelle arbeidet til fabrikkarbeideren og de automatiserte handlingene til roboten blir i økende grad satt til side. Arbeidsområdene deres overlapper hverandre og smelter sammen til et samarbeidende arbeidsområde. På denne måten vil mennesker og maskiner samtidig kunne jobbe sammen på det samme arbeidsstykket eller komponenten i fremtiden - uten sikkerhetsmessige grunner å være skjermet for hverandre.

BionicSoftArm er en kompakt videreutvikling av Festo's BionicMotionRobot, hvis anvendelsesområde er betydelig utvidet. Dette er gjort mulig gjennom sin modulære utforming: Den kan kombineres med opptil syv pneumatiske belgssegmenter og rotasjonsdrev. Dette garanterer maksimal fleksibilitet med tanke på rekkevidde og bevegelighet, og gjør det dermed i stand til å omgå hindringer selv i de trangeste mellomrom om nødvendig. Samtidig er den helt fleksibel og kan jobbe trygt med mennesker. Direkte menneske-robot-samarbeid er mulig med BionicSoftArm, så vel som å bruke det i klassiske SCARA-applikasjoner, for eksempel pick-and-place-oppgaver.

Fleksible bruksmuligheter

Den modulære robotarmen kan brukes til en rekke bruksområder, avhengig av design og montert griper. Takket være sin fleksible kinematikk kan BionicSoftArm samhandle direkte og trygt med mennesker. Samtidig gjør kinematikken det enklere for den å tilpasse seg forskjellige oppgaver på forskjellige steder i produksjonsmiljøer: eliminering av kostbare sikkerhetsinnretninger som merd og lysbarrierer forkorter konverteringstider og muliggjør dermed fleksibel bruk - helt i samsvar med tilpasningsdyktige og økonomisk produksjon

BionicFinWave: Undervannsrobot med unik finnedrift

Naturen lærer oss imponerende hvordan optimale drivsystemer for visse svømmebevegelser skal se ut. For å komme videre, skaper det marine planarianet og sepiaen en kontinuerlig bølge med finnene sine, som går videre langs hele lengden. For BionicFinWave ble bionics-teamet inspirert av denne bølgende finnebevegelsen. Bølgen skyver vannet bakover, og skaper et fremover skyvekraft. Dette prinsippet gjør at BionicFinWave kan manøvrere seg fremover eller bakover gjennom et akrylrørsystem.

De to sidefinner er helt støpt ut av silikon og krever ikke stivere eller andre støtteelementer. De to finnene er festet til venstre og høyre for ni små spakarmer, som igjen drives av to servomotorer. To tilstøtende veivaksler overfører kraften til spakene slik at de to finnene kan beveges individuelt for å generere forskjellige akselmønstre. De er spesielt egnet for langsom og presis bevegelse og virvler opp mindre vann enn for eksempel en skruddrift. En kardanskjøt er plassert mellom hvert spakssegment for å sikre at veivakslene er fleksible. For dette formålet er veivakslene inkludert skjøtene og koblingsstangen av plast i ett stykke ved bruk av 3D-trykkprosessen.

Intelligent interaksjon av en rekke komponenter

De resterende elementene i BionicFinWave-kroppen er også 3D-trykt, noe som muliggjør dens komplekse geometrier i utgangspunktet. Med hulrommene fungerer de som flotasjonsenheter. Samtidig er hele kontroll- og reguleringsteknologien vanntett, trygt installert og synkronisert på et veldig trangt sted.