Mobiel robotsysteem meets BionicSoftHand 2.0

IndustriŽle verandering vereist een nieuwe soort interactie tussen mensen, machines en informatie. Robots en hun bestuurders zullen in de toekomst meer dan ooit samenwerken. Dit is de reden waarom Festo intensief werkt aan systemen die bijvoorbeeld mensen kunnen verlossen van monotoon of gevaarlijk werk, zonder nieuwe risico's te introduceren. Artificial intelligence speelt hierbij een centrale rol.

De BionicMobileAssistant is een prototype van een robotsysteem dat zelfstandig in drie richtingen kan bewegen en dat voorwerpen kan identificeren, adaptief kan vastgrijpen en samen kan werken met mensen. Het gehele systeem is ontwikkeld in samenwerking met ETH ZŁrich, is modulair opgebouwd en bestaat uit drie subsystemen: een mobiele robot, een elektrische robotarm en de BionicSoftHand 2.0. De pneumatische grijper, voor het eerst gepresenteerd door Festo in 2019, is geÔnspireerd op de menselijke hand.

BionicSoftHand 2.0 gebaseerd op de menselijke hand

De menselijke hand, met zijn unieke combinatie van kracht, behendigheid en fijne motoriek, is een waar wonder van de natuur. Om de BionicSoftHand 2.0 in staat te stellen tot het realistisch uitvoeren van menselijke handbewegingen, zijn compacte ventieltechniek, sensoren, elektronica en mechanische componenten in de kleinst mogelijke ruimtes geÔntegreerd. De vingers en de opponeerbare duim zijn gemaakt van flexibele balgconstructies met luchtkamers, omringd door een stevig en toch elastisch weefsel. Daardoor is de hand licht, flexibel, adaptief en sensitief en kan hij toch grote kracht uitoefenen. De pneumatische vingers worden aangedreven door een compact ventielenblok met piŽzoventielen, direct op de hand gemonteerd.

Doorontwikkeling van de BionicSoftHand met geoptimaliseerde actieradius

Om de beweegbaarheid van de duim en de wijsvinger te verbeteren ten opzichte van de eerste versie van de BionicSoftHand, hebben de ontwikkelaars de laterale uitslag van beide vingers drastisch verhoogd. Deze kunnen daarom nu goed samenwerken en met grote nauwkeurigheid vastgrijpen. Dankzij een 3d-geprinte pols met twee vrijheidsgraden kan de hand ook naar voren en naar achteren bewegen, evenals naar links en naar rechts. Dit betekent dat vastgrijpen ook met een krappe bewegingsruimte mogelijk is.

Grijper met gevoelige vingers

Om de stabiliteit van de vingers te verbeteren, bevatten de luchtkamers nu telkens twee constructieve elementen die dienst doen als botten. Voor elke vinger bepaalt een buigsensor met twee segmenten de positie van de vingertoppen. De hand draagt tevens een handschoen met gevoelige krachtsensoren op de vingertoppen, de palm en de buitenzijde van de robothand. Hiermee kan de aard van het vast te grijpen voorwerp gevoeld worden en kan de grijpkracht aangepast worden aan het specifieke artikel, net zoals mensen dat doen.

Objectdetectie met gebruik van neuraal netwerk

Naast de aanraakgevoelige sensoren bevat de hand ook een dieptescanner aan de binnenkant van de pols, waarmee voorwerpen visueel gedetecteerd kunnen worden. Hiermee kan de robothand een groot aantal voorwerpen detecteren en vastgrijpen, zelfs als deze gedeeltelijk bedekt zijn. Zodra de hand correct getraind is, kunnen verzamelde gegevens gebruikt worden om voorwerpen in te schatten en bijvoorbeeld onderscheid te maken tussen goede en slechte exemplaren. De informatie wordt verwerkt door een neuraal netwerk dat voordien getraind is met behulp van data augmentation.

Mobiele robotapplicatie met elektrische arm

De BionicSoftHand 2.0 wordt gecombineerd met een mobiele balbot en een lichtgewicht, elektrische robotarm, de DynaArm. De DynaArm kan snelle en dynamische bewegingen uitvoeren, dankzij een lichtgewicht ontwerp met volledig geÔntegreerde aandrijfmodules van slechts ťťn kilo.

Mobiel gebruik en autonome voeding

Voor de balbot kozen de ontwikkelaars een geraffineerd aandrijfconcept: de robot balanceert op een bal. Dit betekent dat de BionicMobileAssistant vrij in alle richtingen kan bewegen. De volledige energievoorziening van het systeem is aan boord. De accu voor de arm en de robot is in de romp geplaatst, de persluchtcartridge voor de pneumatische hand is in de bovenarm gemonteerd. De robot is op die manier niet slechts mobiel, maar ook autonoom. De algoritmes die opgeslagen zijn op de mastercomputer besturen tevens de autonome bewegingen van het systeem. De robot oriŽnteert zichzelf zelfstandig in drie dimensies met behulp van twee camera's.

Grote verscheidenheid aan potentiŽle toepassingen

Het systeem kan perfect gebruikt worden als directe assistent voor mensen, bijvoorbeeld in de bediening, als helpende hand bij assemblage of als hulpje bij de uitvoer van ergonomisch zware of monotone opdrachten.

Het kan ook gebruikt worden in omgevingen waar mensen niet kunnen werken als gevolg van gevaren of beperkte toegankelijkheid. Dit omvat bijvoorbeeld onderhouds- of reparatiewerkzaamheden, opnemen van meetgegevens of visuele inspecties. Het is tevens mogelijk een voorstelling te maken van mobiele robots die eenvoudige opdrachten uitvoeren in gebieden met een verhoogd infectierisico, of waar werknemers niet kunnen komen als gevolg van infecties. Een mogelijk scenario voor de toekomst is bijvoorbeeld een robot die drankjes en voedsel rondbrengt in restaurants, medicijnen voor ziekenhuispatiŽnten of mensen in verzorgingstehuizen.

Hand in hand met mensen

Dankzij het modulaire concept kan de BionicSoftHand 2.0 ook snel op andere robotarmen gemonteerd en snel in gebruik genomen worden. In combinatie met de BionicCobot of de BionicSoftArm, twee bionische concepten van Festo, kan de grijper bijvoorbeeld een compleet pneumatisch robotsysteem vormen dat hand in hand kan werken met mensen, dankzij inherente flexibiliteit en compliantie.

Nieuwsbericht van Festo, 02/07/2020


Feel free to share



Productivity.be

is een publicatie van
Redactiebureau ConScript

Contact

Erwin Vanvuchelen
+32 (0)475 64 99 34
erwin@conscript.be
erwinvanvuchelen