E tekintetben az emberi kéz az erő, az ügyesség és a finommotoros képességek egyedülálló kombinációjával a természet valódi csodája. Mi lehetne természetesebb annál, hogy a kollaboratív robotokat olyan megfogóval szereljük fel, mint amilyen ez a természet alkotta modell, amely különféle feladatokat old meg a mesterséges intelligencia útján történő tanulással? A Festo BionicSoftHand pneumatikus robotkeze a BionicSoftArm pneumatikus könnyű robottal kombinálva alkalmas lehet az ember-robot együttműködésre a jövőben.

A Festo bemutatja a BionicSoftHandet és a BionicSoftArmot

A BionicSoftHand pneumatikus elven működik, ezért biztonságosan és közvetlenül képes kapcsolatba lépni az emberekkel. Az emberi kézzel ellentétben a BionicSoftHandnek nincsenek csontjai. Az ujjai rugalmas elasztomertömlőkből állnak, amelyekben légkamrák vannak. A tömlőket egy elasztikus és nagy szilárdságú fonalakból szőtt speciális 3D-s textilszövet zárja be az ujjakba. A textil segítségével pontosan meghatározható, hogy a szerkezet hol táguljon, hol fejtsen ki erőt, és hol akadályozzák meg a tágulását. Ez könnyűvé, rugalmassá, adaptálhatóvá és érzékenyé teszi, mégis képes nagy erőt kifejteni.

Mesterséges intelligencia

A gépek tanulási módszerei összehasonlíthatók az emberek módszereivel: akár pozitív, akár negatív szempontból – visszajelzésre van szükségük a cselekedeteik után, hogy osztályozzák őket és tanuljanak belőlük. A BionicSoftHand a megerősítésen alapuló tanulás módszerét használja. Ez a következőt jelenti: egy konkrét cselekvés utánzása helyett a kéznek csak a feladatot határozzuk meg. A próba-hiba (trial and error) módszert használva, a kapott visszajelzések alapján fokozatosan optimalizálja tevékenységét, amíg a feladatot végül sikeresen meg nem oldja.

Például a BionicSoftHand elforgatott egy dodekaédert (12 oldalú „kockát”) úgy, hogy az előzőleg meghatározott oldal felfelé nézett a végén. A szükséges mozgási stratégiát egy virtuális környezetben tanítják egy digitális iker segítségével, amelyet számítógépes látáson keresztül a mélységérzékelő kamerából származó adatok és a mesterséges intelligencia algoritmusai segítségével hoznak létre.

BionicSoftHand: arányos piezoszelepek a precíz irányításhoz

Annak érdekében, hogy a BionicSoftHand csővezetékei a lehető leghelytakarékosabbak legyenek, a fejlesztők kifejezetten egy kicsi, digitálisan vezérelt szelepszigetet fejlesztettek ki, amelyet közvetlenül a kézre szereltek. Ez azt jelenti, hogy a megfogó ujjainak vezérlésére szolgáló csöveket nem kell az egész robotkaron átvezetni. Így a BionicSoftHand gyorsan és egyszerűen csatlakoztatható és működtethető, mindössze egy-egy cső kell a táplevegőnek és a levegőlefúvásnak.

A BionicSoftHand pneumatikus elven működik az emberekkel való biztonságos és közvetlen együttműködés érdekében. (Fotó: Festo AG & Co. KG)

Az ujjak mozgatása pontosan irányítható az arányos piezoszelepek segítségével. A 24 szelep egy integrált alaplapon keresztül csatlakozik az öt ujj és a két fordító modul légcsatlakozásaihoz. Ugyanezen az alaplapon helyezkednek el a precíz szabályozáshoz szükséges nyomásérzékelők is. Annak érdekében, hogy a filigrán kialakítást a komplex légcsatornákkal ilyen szűk helyen meg lehessen valósítani, az alaplap 3D nyomtatással készül.

BionicSoftArm: egyetlen robotkar, számos variáció

A gyári munkás kézzel végzett munkája és a robot automatizált tevékenységei közötti szigorú határok egyre inkább elmosódnak. Munkakörük átfedésben van és összeolvad a kollaboratív munkaterületen. Ily módon a jövőben az ember és a gép képesek lesznek egyidejűleg együtt dolgozni ugyanazon a munkadarabon vagy alkatrészen – anélkül, hogy biztonsági okokból el kelljen választani őket egymástól. A BionicSoftArm a Festo BionicMotionRobotjának kompaktabb, továbbfejlesztett változata, amelynek az alkalmazási területe jelentősen kibővült.

A BionicSoftArm egy klasszikus SCARA alkalmazásban, pick-and-place feladattal: az akadályokkal körbezárt legszűkebb helyen is képes működni. (Fotó: Festo AG & Co. KG)

Ezt a moduláris felépítés teszi lehetővé: akár hét pneumatikus tömlőszegmenssel és forgató hajtóművel kombinálható. Ez garantálja a maximális rugalmasságot az elérés és a mobilitás szempontjából, így szükség esetén lehetővé teszi az akadályok megkerülését még a legszűkebb terekben is. Ugyanakkor teljesen rugalmas, és képes biztonságosan együttműködni az emberekkel. A BionicSoftArm segítségével megvalósítható a közvetlen ember-robot együttműködés, valamint a klasszikus SCARA-alkalmazásokban – például pick-and-place feladatokban – is felhasználható.

A rugalmas alkalmazás lehetőségei

A konstrukciótól és a felszerelt megfogótól függően a moduláris robotkar sokféle alkalmazásra használható. Rugalmas kinematikájának köszönhetően a BionicSoftArm közvetlenül és biztonságosan dolgozhat együtt az emberekkel. Ugyanakkor ez a kinematika megkönnyíti a különböző feladatokhoz való alkalmazkodást a termelési környezet különböző helyein. A költséges biztonsági eszközök, például a ketrecek és a fényfüggönyök kiiktatása lerövidíti az átállási időt, ezáltal lehetővé teszi a rugalmas felhasználást – ez teljesen összhangban van az adaptív és gazdaságos termeléssel.