一個移動機(jī)器人、一個電動機(jī)械臂和BionicSoftHand 2.0組成的系統(tǒng)

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，識別物體、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)，包括了三個子系統(tǒng)：一個移動機(jī)器人、一個電動機(jī)械臂和BionicSoftHand 2.0。Festo首次在2019年展示了氣動抓手，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，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。氣動手指用直接安裝在手掌上的壓電閥閥島來驅(qū)動。

球輪平衡機(jī)器人（照片來源： Festo SE ＆ Co． KG）

優(yōu)化行動半徑，進(jìn)一步開發(fā)BionicSoftHand

為將第一版BionicSoftHand拇指和食指靈巧動作大大擴(kuò)展，開發(fā)人員大大增加了兩個手指的擺動范圍。最終，這兩個手指現(xiàn)在能很好地一起工作，用高精度來抓取。得益于3D打印的兩個自由度的手腕，這個手掌可來回移動，也可左右移動。這意味著就可用小半徑來抓取。

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（照片來源： Festo SE ＆ Co． KG）

帶敏感手指的抓手

為提高手指的穩(wěn)定性，氣腔中現(xiàn)在加入了兩個結(jié)構(gòu)件，作用類似于骨骼。對于每個手指，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)部還有一個深度相機(jī)，可視覺檢測物體。用這個相機(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。

移動機(jī)器人應(yīng)用，帶電動機(jī)器人手臂

BionicSoftHand 2.0 與一個球輪平衡機(jī)器人和以一個輕量化的電動機(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)動模塊只有一公斤，能執(zhí)行快速動態(tài)的動作。

移動使用和獨(dú)立的能源

對于球輪平衡機(jī)器人，開發(fā)人員選擇了成熟的驅(qū)動技術(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。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；氣動抓手的壓縮空氣儲存筒位于上臂。該機(jī)器人不僅可移動，而且自主工作。存儲在主機(jī)上的算法控制系統(tǒng)的自主運(yùn)動。機(jī)器人用兩臺相機(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），可組成一個完整的氣動機(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。

關(guān)于費(fèi)斯托

費(fèi)斯托成立于1925年，是自動化技術(shù)和技術(shù)培訓(xùn)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先供應(yīng)商。公司總部位于德國埃斯林根，是一家獨(dú)立的家族企業(yè)。費(fèi)斯托集團(tuán)業(yè)務(wù)遍及全球200個行業(yè)，為超過30萬的客戶提供領(lǐng)先的氣動和電驅(qū)動技術(shù)及全面解決方案。同時(shí)，F(xiàn)esto Didactic為全球超過4萬名客戶提供先進(jìn)的工程培訓(xùn)設(shè)備及課程。Festo 集團(tuán)在2018財(cái)年的銷售額達(dá)到32億歐元，在全球250個地區(qū)設(shè)立分支機(jī)構(gòu)，員工總數(shù)達(dá)21，200 人。 8％的年銷售額用于研發(fā)領(lǐng)域的投資。

Festo在中國的業(yè)務(wù)始于1985年。目前在大中華區(qū)設(shè)有超過200個銷售辦公室和授權(quán)經(jīng)銷商網(wǎng)點(diǎn)。位于上海的亞太技術(shù)中心和大中華區(qū)解決方案中心為區(qū)域內(nèi)客戶提供定制產(chǎn)品和方案，在濟(jì)南的全球生產(chǎn)中心和中國物流中心、位于上海的華東配送中心、以及位于廣州的華南配送中心為提升中國市場供應(yīng)和服務(wù)提供保障。費(fèi)斯托為中國市場提供工廠自動化和過程自動化的氣動和電動技術(shù)及全面解決方案，主要服務(wù)于汽車、橡塑、電子和輕型裝配行業(yè)，食品飲料包裝、水／污水處理以及生物技術(shù)／制藥等行業(yè)。費(fèi)斯托體驗(yàn)中心，激發(fā)創(chuàng)新的運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)室，費(fèi)斯托在這里攜手客戶共同開發(fā)最具價(jià)值的工業(yè)自動化前沿解決方案。同時(shí)，F(xiàn)esto Didactic（教育培訓(xùn)部門）為大中華地區(qū)1000多家企事業(yè)單位、高校、職業(yè)院校與實(shí)訓(xùn)基地提供工業(yè)培訓(xùn)的整體解決方案——從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)到課程體系建設(shè)，并能夠向我們的學(xué)員提供資格認(rèn)證和就業(yè)指導(dǎo)。目前公司在中國有約2，100名員工。

責(zé)任編輯：xj