具有高敏锐度的机械臂

2019年3月29日文章  

BionicSoftHand

拿起咖啡杯,敲击键盘编辑电子邮件,又或是与朋友一起玩“剪刀——石头——布”:我们在不同的生活环境中出于本能地使用双手。气动万能夹具BionicSoftHand不仅看起来与其自然样板类似,还通过人工智能习得了人体运动模式。结合气动轻型机器人BionicSoftArm,它可与人类协作。

一只手上持有一个由十二个颜色各异的立面组成的立方体。她旋转立方体,直至蓝色的一面朝上。对于人类来说轻而易举的任务——机器人完成时,通常需要借助大量的编程工作来实现。

人工智能训练

得益于人工智能,BionicSoftHand独立并快速学会了如何将立方体中所需的一面旋至上方。其中同样使用了强化学习法,即通过巩固强化使其进行学习。机械手将会获得一个目标,而不是一个必须模仿的具体行为。它需要通过反复尝试(试错)来完成。根据所得反馈,它不断优化行动,直到成功完成任务。

得益于强化学习,BionicSoftHand独立并快速习得了人体运动模式。
得益于强化学习,BionicSoftHand独立并快速习得了人体运动模式。

学习是在模拟的虚拟环境中进行的——即所谓的数字双胞胎。借助深度相机和人工智能算法的数据,控制器在模拟中训练所需的运动策略,然后再应用到真正的SoftHand中。通过这种方式,它也可与全世界的其他机械臂共享学习到的知识元素。

指尖亦灵活敏锐

机械臂手指由含气室的柔性波纹管结构组成。这些被一种特殊的3D纺织涂层包围,该涂层由具有弹性且高强度的线编织而成。纺织涂层用于确定该构造扩展的位置与发力点、以及扩展受阻的位置。机械臂轻巧、柔韧、适应性强、敏锐,却又强壮有力。此外,机械臂还配备了位置传感器以及记录压力的触觉力传感器。

敏锐而又强壮有力:由于采用了特殊的3D纺织物,手指可以灵活运动。
敏锐而又强壮有力:由于采用了特殊的3D纺织物,手指可以灵活运动。

为了最大限度减低BionicSoftHand软管设计的复杂度,开发人员在手的正下方设计了一个小型数字化调控的阀岛。如此可不必通过牵拉整个机械臂完成对手指的操控。因此,BionicSoftHand的进气和排气各通过一根软管进行,可以快速、轻松连接并投入运行。使用的压电式比例阀可精确控制手指运动。

灵活的机械臂,一流的合作伙伴

为了与人类协作,可在BionicSoftArm上安装BionicSoftHand——一种气动轻型机器人。它柔韧度高,可安全地与人类共同加工工件。由此,人工作业和机器人自动化操作之间的界限逐渐模糊,两者的工作领域不断交集,发展为协作工作空间。

人类和机器人携手合作——BionicSoftArm使其成为可能。
人类和机器人携手合作——BionicSoftArm使其成为可能。

BionicSoftArm是费斯托对BionicMotionRobot的进一步开发,结构更加紧凑,而且其应用范围也得到了显著扩展。这是通过其模块化结构实现的:它最多可与七个气动波纹管段和旋转驱动器组合使用。因此实现了机械臂活动范围和灵活性的最优化,在需要的情况下,即使在狭窄的空间内,它也可以绕过障碍物进行工作。

模块化结构:BionicSoftArm最多可与七个气动波纹管段和旋转驱动器组合使用。
模块化结构:BionicSoftArm最多可与七个气动波纹管段和旋转驱动器组合使用。

仿生手臂非常灵活。根据任务的不同,可以安装BionicSoftHand以外的其他夹具。它还可以轻松适应不同的任务和不断变化的位置。由于不需要防护笼或光栅等复杂的安全装置,转换时间得以缩短,并能够获得灵活应用,这完全符合灵活经济生产的要求。