La robotica pneumatica di Festo incontra l'intelligenza artificiale

Festo sfoggerà la mano del robot pneumatico BionicSoftHand alla Fiera di Hannover 2019. In combinazione con BionicSoftArm, un robot pneumatico leggero, questi concetti futuri sono adatti alla collaborazione uomo-robot.

BionicSoftHand è azionato pneumaticamente, in modo da poter interagire in modo sicuro e diretto con le persone. A differenza della mano umana, BionicSoftHand non ha ossa. Le sue dita sono costituite da strutture a soffietto flessibile con camere d'aria. I soffietti sono racchiusi tra le dita da uno speciale cappotto in tessuto 3D realizzato con fili sia elastici che ad alta resistenza. Con l'aiuto del tessuto, è possibile determinare esattamente dove la struttura si espande e genera energia e dove viene impedita l'espansione. Questo lo rende leggero, flessibile, adattabile e sensibile, ma capace di esercitare forze forti.

Intelligenza artificiale

I metodi di apprendimento delle macchine sono paragonabili a quelli degli esseri umani: in modo positivo o negativo - richiedono un feedback a seguito delle loro azioni per classificarli e imparare da essi. BionicSoftHand utilizza il metodo dell'apprendimento per rinforzo.

Ciò significa: invece di imitare un'azione specifica, alla mano viene semplicemente assegnato un obiettivo. Utilizza il metodo di prova ed errore, per raggiungere il suo obiettivo. In base al feedback ricevuto, ottimizza gradualmente le sue azioni fino a quando l'attività non viene risolta con successo.

In particolare, BionicSoftHand dovrebbe ruotare un cubo a 12 lati in modo che un lato precedentemente definito sia rivolto verso l'alto alla fine. La strategia di movimento necessaria viene insegnata in un ambiente virtuale con l'aiuto di un gemello digitale, che viene creato con l'aiuto di dati provenienti da una telecamera con rilevamento di profondità tramite visione artificiale e algoritmi di intelligenza artificiale.

Valvole piezoelettriche proporzionali per un controllo preciso

Al fine di ridurre al minimo lo sforzo di tubazione del BionicSoftHand, gli sviluppatori hanno appositamente progettato un piccolo gruppo valvole controllato digitalmente, che viene montato direttamente sulla mano. Ciò significa che i tubi per il controllo delle dita della pinza non devono essere tirati attraverso l'intero braccio del robot. Pertanto, BionicSoftHand può essere collegato e utilizzato rapidamente e facilmente con un solo tubo ciascuno per l'aria di mandata e di espulsione. Con le valvole piezoelettriche proporzionali utilizzate, i movimenti delle dita possono essere controllati con precisione.

La rigida separazione tra il lavoro manuale dell'operaio e le azioni automatizzate del robot viene sempre più messa da parte. Le loro gamme di lavoro si sovrappongono e si fondono in uno spazio di lavoro collaborativo. In questo modo, l'uomo e la macchina saranno in grado di lavorare contemporaneamente sullo stesso pezzo o componente in futuro, senza dover essere schermati l'uno dall'altro per motivi di sicurezza.

BionicSoftArm è un ulteriore sviluppo compatto di BionicMotionRobot di Festo, la cui gamma di applicazioni è stata notevolmente ampliata. Ciò è reso possibile dal suo design modulare: può essere combinato con un massimo di sette segmenti a soffietto pneumatico e azionamenti rotanti. Ciò garantisce la massima flessibilità in termini di portata e mobilità, quindi consente di aggirare gli ostacoli anche negli spazi più ristretti, se necessario. Allo stesso tempo, è completamente flessibile e può lavorare in sicurezza con le persone. La collaborazione diretta uomo-robot è possibile con BionicSoftArm, nonché il suo utilizzo nelle classiche applicazioni SCARA, come le attività di pick-and-place.

Possibilità di applicazione flessibili

Il braccio robotico modulare può essere utilizzato per un'ampia varietà di applicazioni, a seconda del design e della pinza montata. Grazie alla sua cinematica flessibile, BionicSoftArm può interagire direttamente e in sicurezza con gli umani. Allo stesso tempo, la cinematica rende più semplice l'adattamento a diversi compiti in varie posizioni negli ambienti di produzione: l'eliminazione di costosi dispositivi di sicurezza come gabbie e barriere fotoelettriche riduce i tempi di conversione e consente quindi un uso flessibile, completamente in linea con l'adattamento e produzione economica

BionicFinWave: robot subacqueo con unità pinna unica

La natura ci insegna in modo impressionante come dovrebbero apparire i sistemi di guida ottimali per determinati movimenti del nuoto. Per andare avanti, il planare marino e la seppia creano un'onda continua con le loro pinne, che avanza lungo tutta la loro lunghezza. Per BionicFinWave, il team bionici si è ispirato a questo movimento ondulato delle pinne. L'ondulazione spinge indietro l'acqua, creando una spinta in avanti. Questo principio consente a BionicFinWave di spostarsi avanti o indietro attraverso un sistema di tubi acrilici.

Le sue due alette laterali sono completamente realizzate in silicone e non richiedono puntoni o altri elementi di supporto. Le due alette sono fissate a sinistra e a destra di nove piccoli bracci a leva, che a loro volta sono alimentati da due servomotori. Due alberi a gomito adiacenti trasmettono la forza alle leve in modo che le due alette possano essere spostate individualmente per generare diversi tipi di alberi. Sono particolarmente adatti per locomozione lente e precise e fanno girare meno acqua rispetto, ad esempio, a un cacciavite. Un giunto cardanico è situato tra ciascun segmento di leva per garantire che gli alberi a gomiti siano flessibili. A tale scopo, gli alberi a gomito, compresi i giunti e la biella, sono realizzati in plastica in un unico pezzo mediante il processo di stampa 3D.

Interazione intelligente di un'ampia varietà di componenti

Gli elementi rimanenti nel corpo di BionicFinWave sono anche stampati in 3D, il che consente in primo luogo le sue geometrie complesse. Con le loro cavità, agiscono come unità di galleggiamento. Allo stesso tempo, l'intera tecnologia di controllo e regolazione è a tenuta stagna, installata in modo sicuro e sincronizzata in uno spazio molto ristretto.