移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)BionicMobileAssistant可用作裝配和內(nèi)部物流中的自主控制輔助設(shè)備
工業(yè)日新月異，要求人、機(jī)器和數(shù)據(jù)之間建立一種新的交互方式。未來，操作員和機(jī)器人可更緊密地進(jìn)行合作。所以，F(xiàn)esto一直在大力研發(fā)可以將人們從單調(diào)或危險(xiǎn)工作中解放出來同時(shí)又不會(huì)造成任何危害的系統(tǒng)。這里，人工智能發(fā)揮了核心作用。仿生移動(dòng)機(jī)器人BionicMobileAssistant 是一種機(jī)器人系統(tǒng)的原型機(jī)，可在三維空間內(nèi)獨(dú)立移動(dòng)，識(shí)別物體、自適應(yīng)抓取，并與人類進(jìn)行合作。
整套系統(tǒng)是與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院共同開發(fā)的，其采用了模塊化的設(shè)計(jì)，包括了三個(gè)子系統(tǒng)：一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人、一個(gè)電動(dòng)機(jī)械臂和BionicSoftHand 2.0。Festo首次在2019年展示了氣動(dòng)抓手，其基于人類的手掌。
BionicSoftHand 2.0: 基于人類手掌
人類的手掌具有獨(dú)特的力、靈敏度和精細(xì)機(jī)動(dòng)技巧，是自然界的真實(shí)的奇跡。為了能讓BionicSoftHand 2.0 真實(shí)復(fù)現(xiàn)人類手掌的精巧運(yùn)動(dòng)，在最為緊湊的空間內(nèi)集成了微型閥技術(shù)、傳感器、電子元件和機(jī)械元件。手指和對(duì)立的大拇指由彈性波紋管結(jié)構(gòu)組成，其中含有氣腔，表面附有一層結(jié)實(shí)且可屈服的織物。這讓氣動(dòng)抓手實(shí)現(xiàn)了輕量化、自適應(yīng)、敏感性，同時(shí)又能強(qiáng)有力。氣動(dòng)手指用直接安裝在手掌上的壓電閥閥島來驅(qū)動(dòng)。
優(yōu)化行動(dòng)半徑，進(jìn)一步開發(fā)BionicSoftHand
為將第一版BionicSoftHand拇指和食指靈巧動(dòng)作大大擴(kuò)展，開發(fā)人員大大增加了兩個(gè)手指的擺動(dòng)范圍。最終，這兩個(gè)手指現(xiàn)在能很好地一起工作，用高精度來抓取。得益于3D打印的兩個(gè)自由度的手腕，這個(gè)手掌可來回移動(dòng)，也可左右移動(dòng)。這意味著就可用小半徑來抓取。
帶敏感手指的抓手
為提高手指的穩(wěn)定性，氣腔中現(xiàn)在加入了兩個(gè)結(jié)構(gòu)件，作用類似于骨骼。對(duì)于每個(gè)手指，兩段式可彎曲傳感器確定指尖的位置。該手掌所帶的手套，在指尖、掌內(nèi)及外層帶有觸覺力傳感器。這讓它能感測待抓取物體的本質(zhì)，根據(jù)特定物體來調(diào)整抓取力– 與人類手掌無異。
用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測物體
除了觸覺傳感器外，該手掌在手腕內(nèi)部還有一個(gè)深度相機(jī)，可視覺檢測物體。用這個(gè)相機(jī)，機(jī)器人手掌可檢測和抓取多種物體，即使這些物體有部分被覆蓋。一旦手掌被正確訓(xùn)練后，就可用采集的數(shù)據(jù)來評(píng)估物體，例如區(qū)分物體的好壞。信息由事先用數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理。
移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用，帶電動(dòng)機(jī)器人手臂
BionicSoftHand 2.0 與一個(gè)球輪平衡機(jī)器人和以一個(gè)輕量化的電動(dòng)機(jī)器人手臂（DynaArm）組合在一起。DynaArm 采用輕量化的結(jié)構(gòu)，集成的驅(qū)動(dòng)模塊只有一公斤，能執(zhí)行快速動(dòng)態(tài)的動(dòng)作。
移動(dòng)使用和獨(dú)立的能源
對(duì)于球輪平衡機(jī)器人，開發(fā)人員選擇了成熟的驅(qū)動(dòng)技術(shù)：在球輪上保持平衡的機(jī)器人。這意味著，BionicMobileAssistant 可在各方向上自由移動(dòng)。所有系統(tǒng)的能源已板載：主體內(nèi)安裝了用于手臂和機(jī)器人的電池；氣動(dòng)抓手的壓縮空氣儲(chǔ)存筒位于上臂。該機(jī)器人不僅可移動(dòng)，而且自主工作。存儲(chǔ)在主機(jī)上的算法控制系統(tǒng)的自主運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人用兩臺(tái)相機(jī)可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)方向定位。
多種應(yīng)用選項(xiàng)
該系統(tǒng)可完美用作人們的直接助手，如作為服務(wù)機(jī)器人、作為裝配工作中的助手或輔助工人完成繁重或單調(diào)的工作。
也可用在由于危險(xiǎn)或進(jìn)出不變而人類不能工作的環(huán)境中。這可能會(huì)包括維護(hù)或維修工作、數(shù)據(jù)測量或視覺檢測。也可以想象，在傳染風(fēng)險(xiǎn)很高的區(qū)域或者因傳染風(fēng)險(xiǎn)而人類不能進(jìn)入的區(qū)域，該機(jī)器人也能用于執(zhí)行最簡單的工作。例如，未來可能的應(yīng)用場景是，餐館里機(jī)器人將飲料和食物送到顧客的桌上或給醫(yī)院病人或養(yǎng)老院中需要護(hù)理的老年人送藥。
與人類攜手合作
得益于模塊化的設(shè)計(jì)，BionicSoftHand 2.0 還可被快速安裝在其它機(jī)器人手臂上，易于調(diào)試。結(jié)合BionicCobot 或 BionicSoftArm（同樣來自Festo的仿生項(xiàng)目），可組成一個(gè)完整的氣動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，其固有的靈活性和遵循性，可很好地與人類進(jìn)行合作。
