Bionic Soft Hand und Soft Arm

Wo Pneumatik auf KI trifft

Im Alltag nutzen wir unsere Hände selbstverständlich für unterschiedliche Aufgaben. Es liegt nahe, Roboter in kollaborativen Arbeitsräumen mit einem Greifer auszustatten, der diesem natürlichen Vorbild nachempfunden ist und durch künstliche Intelligenz lernen kann.

Damit die Soft Hand sicher und direkt mit dem Menschen interagieren kann, wird sie pneumatisch betrieben. © Festo

Damit die Bionic Soft Hand von Festo sicher und direkt mit dem Menschen interagieren kann, wird sie pneumatisch betrieben. Ihre Finger bestehen aus flexiblen Balgstrukturen mit Luftkammern. Umschlossen sind die Bälge in den Fingern von einem speziellen 3D-Textilmantel, der sowohl aus elastischen als auch hoch festen Fäden gestrickt ist. Damit kann über das Textil genau bestimmt werden, an welchen Stellen die Struktur sich ausdehnt und damit Kraft entfaltet und wo sie an der Ausdehnung gehindert wird. Dadurch ist sie leicht, nachgiebig, anpassungsfähig und sensibel, aber dennoch in der Lage, starke Kräfte auszuüben.

Um den Aufwand für die Verschlauchung der Hand möglichst gering zu halten, haben die Entwickler eine kleinbauende, digital geregelte Ventilinsel konstruiert, die direkt unterhalb der Hand angebracht ist. Dadurch müssen die Schläuche zur Ansteuerung der Finger nicht durch den kompletten Roboterarm gezogen werden. So lässt sich die Hand mit nur je einem Schlauch für Zuluft und Abluft schnell und einfach anschließen und in Betrieb nehmen.

Auch die Lernmethoden von Maschinen sind mit denen des Menschen vergleichbar: ob positiv oder negativ – sie benötigen eine Rückmeldung auf ihre Aktionen, um diese einordnen zu können und daraus zu lernen. Bei der Bionic Soft Hand kommt die Methode des Reinforcement Learning zum Einsatz, das Lernen durch Bestärken. Das bedeutet: Statt einer konkreten Handlung, die sie nachahmen muss, bekommt die Hand lediglich ein Ziel vorgegeben. Dieses versucht sie durch Ausprobieren (Trial-and-Error) zu erreichen. Anhand des erhaltenen Feedbacks optimiert sie nach und nach ihre Aktionen, bis sie schließlich die gestellte Aufgabe erfolgreich löst.

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Ein Roboterarm, viele Möglichkeiten
Der Bionic Soft Arm ist eine kompakte Weiterentwicklung des Motion Robot von Festo, dessen Anwendungsspektrum erweitert wurde. Möglich macht das sein modularer Aufbau: Er lässt sich mit bis zu sieben pneumatischen Balgsegmenten und Drehantrieben kombinieren. Damit ist er in Reichweite und Beweglichkeit maximal flexibel und kann bei Bedarf auch auf engstem Raum um Hindernisse herum arbeiten. Gleichzeitig ist er von Grund auf nachgiebig und kann gefahrlos mit dem Menschen zusammenarbeiten. Eine direkte Mensch-Roboter-Kollaboration ist mit dem Bionic Soft Arm ebenso möglich wie der Einsatz in klassischen Scara-Anwendungen, zum Beispiel Pick-and-Place-Aufgaben. 

Je nach Aufbau und montiertem Greifer lässt sich der modulare Roboterarm für verschiedene Anwendungen nutzen. Seine nachgiebige Kinematik erleichtert ihm die Anpassung an unterschiedliche Aufgaben an wechselnden Orten: Der Wegfall aufwendiger Sicherheitseinrichtungen wie Käfige oder Lichtschranken verkürzt die Umbauzeiten. as

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