Festo's pneumatische robotica ontmoet kunstmatige intelligentie

Festo toont de pneumatische robothand BionicSoftHand op Hanover Fair 2019. Gecombineerd met de BionicSoftArm, een pneumatische lichtgewicht robot, zijn deze Future Concepts geschikt voor samenwerking tussen mens en robot.

De BionicSoftHand wordt pneumatisch bediend, zodat het veilig en direct met mensen kan communiceren. In tegenstelling tot de menselijke hand heeft de BionicSoftHand geen botten. De vingers bestaan uit flexibele balgstructuren met luchtkamers. De balg is ingesloten in de vingers door een speciale 3D-textiellaag, gebreid van zowel elastische als zeer sterke draden. Met behulp van het textiel is het mogelijk om precies te bepalen waar de structuur uitzet en vermogen genereert en waar het wordt voorkomen dat het uitzet. Dit maakt het licht, flexibel, aanpasbaar en gevoelig, maar toch in staat om sterke krachten uit te oefenen.

Kunstmatige intelligentie

De leermethoden van machines zijn vergelijkbaar met die van mensen: op een positieve of negatieve manier - ze hebben na hun acties feedback nodig om te classificeren en ervan te leren. BionicSoftHand gebruikt de methode van versterkingsleren.

Dit betekent: in plaats van een specifieke actie te imiteren, krijgt de hand slechts een doel. Het gebruikt de trial and error-methode om zijn doel te bereiken. Op basis van ontvangen feedback optimaliseert het geleidelijk zijn acties totdat de taak uiteindelijk succesvol is opgelost.

In het bijzonder moet de BionicSoftHand een 12-zijdige kubus draaien zodat een eerder gedefinieerde zijde aan het einde naar boven wijst. De noodzakelijke bewegingsstrategie wordt aangeleerd in een virtuele omgeving met behulp van een digitale tweeling, die wordt gemaakt met behulp van gegevens van een dieptecamera via computer vision en de algoritmen van kunstmatige intelligentie.

Proportionele piëzo-kleppen voor nauwkeurige controle

Om de inspanningen van de BionicSoftHand zo laag mogelijk te houden, hebben de ontwikkelaars speciaal een kleine, digitaal gestuurde klepterminal ontworpen, die direct op de hand is gemonteerd. Dit betekent dat de buizen voor het bedienen van de grijpvingers niet door de hele robotarm hoeven te worden getrokken. Zo kan de BionicSoftHand snel en eenvoudig worden aangesloten en bediend met slechts één buis voor toevoerlucht en afvoerlucht. Met de gebruikte proportionele piëzo-kleppen kunnen de bewegingen van de vingers nauwkeurig worden geregeld.

De strikte scheiding tussen het handmatige werk van de fabrieksarbeider en de geautomatiseerde acties van de robot wordt steeds meer opzij gezet. Hun werkbereiken overlappen elkaar en versmelten tot een samenwerkingsruimte. Op deze manier kunnen mens en machine in de toekomst gelijktijdig aan hetzelfde werkstuk of component werken - zonder dat ze om veiligheidsredenen van elkaar moeten worden afgeschermd.

De BionicSoftArm is een compacte verdere ontwikkeling van Festo's BionicMotionRobot, waarvan het toepassingsgebied aanzienlijk is uitgebreid. Dit wordt mogelijk gemaakt door het modulaire ontwerp: het kan worden gecombineerd met maximaal zeven pneumatische balgsegmenten en roterende aandrijvingen. Dit garandeert maximale flexibiliteit in bereik en mobiliteit, waardoor het zelfs rond de obstakels kan werken indien nodig in de kleinste ruimtes. Tegelijkertijd is het volledig flexibel en kan het veilig met mensen werken. Directe samenwerking tussen mens en robot is mogelijk met de BionicSoftArm, evenals het gebruik ervan in klassieke SCARA-toepassingen, zoals pick-and-place-taken.

Flexibele toepassingsmogelijkheden

De modulaire robotarm kan worden gebruikt voor een breed scala aan toepassingen, afhankelijk van het ontwerp en de gemonteerde grijper. Dankzij de flexibele kinematica kan de BionicSoftArm direct en veilig met mensen omgaan. Tegelijkertijd maakt de kinematica het gemakkelijker om zich aan verschillende taken op verschillende locaties in productieomgevingen aan te passen: het elimineren van kostbare veiligheidsinrichtingen zoals kooien en lichtschermen verkort de conversietijden en maakt zo flexibel gebruik mogelijk - volledig in overeenstemming met adaptief en economische productie

BionicFinWave: onderwaterrobot met unieke vinaandrijving

De natuur leert ons op indrukwekkende wijze hoe optimale aandrijfsystemen voor bepaalde zwembewegingen eruit moeten zien. Om vooruit te gaan, creëren de planar en sepia een continue golf met hun vinnen, die zich over hun gehele lengte voortbeweegt. Voor de BionicFinWave werd het bionics-team geïnspireerd door deze golvende vinbeweging. De golving duwt het water achteruit en creëert een voorwaartse stuwkracht. Dit principe stelt de BionicFinWave in staat om vooruit of achteruit te manoeuvreren door een buizenstelsel van acryl.

De twee zijvinnen zijn volledig uit silicone gegoten en vereisen geen steunen of andere ondersteunende elementen. De twee vinnen zijn links en rechts van negen kleine hefboomarmen bevestigd, die op hun beurt worden aangedreven door twee servomotoren. Twee aangrenzende krukassen brengen de kracht over op de hendels zodat de twee vinnen afzonderlijk kunnen worden verplaatst om verschillende aspatronen te genereren. Ze zijn bijzonder geschikt voor langzame en precieze voortbeweging en dwarrelen minder water op dan bijvoorbeeld een schroefaandrijving. Een cardankoppeling bevindt zich tussen elk hefboomsegment om ervoor te zorgen dat de krukassen flexibel zijn. Voor dit doel zijn de krukassen inclusief de gewrichten en de verbindingsstang uit één stuk vervaardigd met behulp van het 3D-printproces.

Intelligente interactie van een breed scala aan componenten

De overige elementen in de body van de BionicFinWave zijn ook 3D-geprint, waardoor de complexe geometrieën überhaupt mogelijk zijn. Met hun holten fungeren ze als flotatie-eenheden. Tegelijkertijd is de volledige regel- en regeltechnologie waterdicht, veilig geïnstalleerd en gesynchroniseerd in een zeer krappe ruimte.