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

工業(yè)日新月異，要求人、機器和數(shù)據之間建立一種新的交互方式。未來，操作員和機器人可更緊密地進行合作。所以，F(xiàn)esto一直在大力研發(fā)可以將人們從單調或危險工作中解放出來同時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。仿生移動機器人BionicMobileAssistant 是一種機器人系統(tǒng)的原型機，可在三維空間內獨立移動，識別物體、自適應抓取，并與人類進行合作。

整套系統(tǒng)是與蘇黎世聯(lián)邦理工學院共同開發(fā)的，其采用了模塊化的設計，包括了三個子系統(tǒng)：一個移動機器人、一個電動機械臂和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

人類的手掌具有獨特的力、靈敏度和精細機動技巧，是自然界的真實的奇跡。為了能讓BionicSoftHand 2.0 真實復現(xiàn)人類手掌的精巧運動，在最為緊湊的空間內集成了微型閥技術、傳感器、電子元件和機械元件。手指和對立的大拇指由彈性波紋管結構組成，其中含有氣腔，表面附有一層結實且可屈服的織物。這讓氣動抓手實現(xiàn)了輕量化、自適應、敏感性，同時又能強有力。氣動手指用直接安裝在手掌上的壓電閥閥島來驅動。

球輪平衡機器人（照片來源： Festo SE ＆ Co． KG）

優(yōu)化行動半徑，進一步開發(fā)BionicSoftHand

為將第一版BionicSoftHand拇指和食指靈巧動作大大擴展，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)據增強技術訓練過的神經網絡處理（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)在加入了兩個結構件，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，根據特定物體來調整抓取力– 與人類手掌無異。

用神經網絡檢測物體

除了觸覺傳感器外，該手掌在手腕內部還有一個深度相機，可視覺檢測物體。用這個相機，機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。一旦手掌被正確訓練后，就可用采集的數(shù)據來評估物體，例如區(qū)分物體的好壞。信息由事先用數(shù)據增強技術訓練過的神經網絡處理。

移動機器人應用，帶電動機器人手臂

BionicSoftHand 2.0 與一個球輪平衡機器人和以一個輕量化的電動機器人手臂（DynaArm）組合在一起。DynaArm 采用輕量化的結構，集成的驅動模塊只有一公斤，能執(zhí)行快速動態(tài)的動作。

移動使用和獨立的能源

對于球輪平衡機器人，開發(fā)人員選擇了成熟的驅動技術：在球輪上保持平衡的機器人。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：主體內安裝了用于手臂和機器人的電池；氣動抓手的壓縮空氣儲存筒位于上臂。該機器人不僅可移動，而且自主工作。存儲在主機上的算法控制系統(tǒng)的自主運動。機器人用兩臺相機可獨立實現(xiàn)在三維空間內方向定位。

多種應用選項

該系統(tǒng)可完美用作人們的直接助手，如作為服務機器人、作為裝配工作中的助手或輔助工人完成繁重或單調的工作。

也可用在由于危險或進出不變而人類不能工作的環(huán)境中。這可能會包括維護或維修工作、數(shù)據測量或視覺檢測。也可以想象，在傳染風險很高的區(qū)域或者因傳染風險而人類不能進入的區(qū)域，該機器人也能用于執(zhí)行最簡單的工作。例如，未來可能的應用場景是，餐館里機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)老院中需要護理的老年人送藥。

與人類攜手合作

得益于模塊化的設計，BionicSoftHand 2.0 還可被快速安裝在其它機器人手臂上，易于調試。結合BionicCobot 或 BionicSoftArm（同樣來自Festo的仿生項目），可組成一個完整的氣動機器人系統(tǒng)，其固有的靈活性和遵循性，可很好地與人類進行合作。

關于費斯托

費斯托成立于1925年，是自動化技術和技術培訓領域的世界領先供應商。公司總部位于德國埃斯林根，是一家獨立的家族企業(yè)。費斯托集團業(yè)務遍及全球200個行業(yè)，為超過30萬的客戶提供領先的氣動和電驅動技術及全面解決方案。同時，F(xiàn)esto Didactic為全球超過4萬名客戶提供先進的工程培訓設備及課程。Festo 集團在2018財年的銷售額達到32億歐元，在全球250個地區(qū)設立分支機構，員工總數(shù)達21，200 人。 8％的年銷售額用于研發(fā)領域的投資。

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