Robotická “lidská” ruka od firmy Schunk

Lidská ruka se stále považuje za hlavní měřítko, pokud jde o flexibilitu uchopovacích nástrojů. Zejména v oblasti servisní a asistenční robotiky bude v budoucnu čím dál větší poptávka po humanoidních manipulátorech, které umožňují co nejširší sortiment uchopovacích variant.Kromě toho roste význam faktoru ekonomické životaschopnosti.

Zatímco chapadla byla původně navrhována pro účely průmyslové automatizace založené na robustnosti, dlouhé životnosti a výkonu, u uchopovacích rukou je zaměření na aspektu flexibility pohybu. Čím intenzivněji lidé s roboty spolupracují, tím větší bude význam humanoidních pětiprstých rukou. “V extrémních případech budou lidé se servisními roboty sdílet jednu a totéž pracovní stanici, a to včetně veškerých nástrojů a pomocného vybavení,” vysvětluje Dr. Martin May, vedoucí výzkumu/pokročilých technologií ve společnosti SCHUNK. Právě z tohoto důvodu nechala společnost SCHUNK svoji pětiprstou ruku SVH v roce 2017 certifikovat od DGUV coby celosvětově první chapadlo pro kolaborativní provoz. Jejích pět prstů pomocí celkem devíti motorů dokáže provádět všechny druhy uchopovacích činnosti. Navíc je možné provádět různá gesta, zajišťovat tak vizuální komunikaci mezi člověkem a servisním robotem, a zvyšovat tak přijatelnost použití v prostředí s lidmi.

schunk
Modelem SIH společnost SCHUNK rozšiřuje své portfolio o robustní uchopovací ruku za velmi atraktivní cenu, kterou lze používat velmi pružně v řadě aplikací.

Sdílení pracoviště s robotem
“V rámci našich výzkumných projektů jsme měli možnost zjistit, že lidská ruka je mnohem více než pouhým vysoce flexibilním nástrojem pro manipulaci. Na rozdíl od průmyslových chapadel jsou humanoidní uchopovací ruce uživateli vždy asociovány s citovými aspekty,” vysvětluje Dr May. “Po uchopovacích rukou bude vždy poptávka všude tam, kde robot musí napodobit způsoby manipulace lidskou rukou.” To se týká manipulace i gest. Ve svých výzkumných projektech se společnost SCHUNK zaměřuje zejména na servisní robotiku užívanou v domácnosti a na aplikace v oblasti průmyslové asistenční robotiky zaměřené na montáž. “Uchopovací ruce jsou velmi citlivou alternativou všude tam, kde je prostředí pracovní činnosti nastavené pro člověka, kterému má napomáhat robot, například v domácích kuchyních, ale také v průmyslových montážních pracovních stanicích nebo v rámci uchopovacích a logistických aplikací.”

schunk ruka
Při této aplikaci 5prstá ruka SCHUNK SVH autonomně uchopuje libovolný objekt, který byl umístěn do požadované polohy.

Různé varianty
Na základě příslušných aplikací má společnost SCHUNK různé uchopovací ruce ve svém portfoliu, počínaje 2prstou rukou s omezenou základní funkcí uchopování v rámci servisní robotiky, až po 3prstou ruku SCHUNK SDH pro průmyslové aplikace a komplexní pětiprstou ruku SCHUNK SVH. Nejnovější model SCHUNK SIH je rovněž vybaven pěti prsty se strukturou, která se podobá ruce člověka, ale liší se od verze SVH zásadním způsobem co do pohonu a kinematiky. Oproti verzi SVH, jež je poháněna devíti motory a je v souladu s typickými aspekty přesně pracující robotické ruky, je verze SIH, jež je vybavena pěti motory a spouštěna prostřednictvím tažných kabelů, mnohem více založena na lidském protějšku s žílami a svaly. Třemi jejími prsty lze pohybovat nezávisle na sobě a dva nejmenší prsty se pro změnu pohybují společně jako celek. Výsledkem je, že verzi SIH je možné používat mnohem flexibilnějším způsobem než ostatní uchopovací ruce s mechanismem tažného kabelu, které jsou dostupné na trhu, a zároveň je tato verze robustnější a cenově výhodnější. Podle Martina Maye byl zejména tento poslední zmíněný aspekt klíčovým požadavkem pro projekt výzkumu, obzvlášť co se týká aplikací servisních robotů v domácím prostředí je řádná správa nákladů naprosto nezbytným předpokladem pro úspěch na trhu. S cílem dosáhnout cíle vytvořit cenově dostupnou, snadno ovladatelnou pětiprstou ruku pro nejrůznější aplikace, společnost SCHUNK využívá své zkušenosti z oblasti bioniky, jakož i nejnovější motorové a elektronické koncepce. Použitím chytrého ovládání chapadel je možné uskutečnit široké spektrum projektů uchopování prostřednictvím snadno ovladatelného rozhraní, aniž by bylo potřeba je přesně naprogramovat.

schunk ruka
Pětiprstá ruka SCHUNK SVH je první chapadlo s certifikací pro kolaborativní provoz na světě.

Autonomní chapadlo
Ve svých chytrých laboratořích jde společnost SCHUNK o krok dále. Stejně jako uchopovací komponentě se věnuje celému procesu uchopování a stále hledá způsoby autonomního řešení manipulačních úkolů. Komplexní programování robotu, které musel doposud ručně provádět uživatel nebo integrátor, bude v budoucnu nahrazeno autonomní montáží komponent na základě učení. Místo individuálního definování poloh, rychlostí a uchopovacích sil krok za krokem budou inteligentní uchopovací systémy v budoucnu zaznamenávat cílové objekty pomocí kamer a provádět samostatné plánování úchopu. Na základě datových záznamů a algoritmů musí být uchopovací systémy schopné zaznamenávat konkrétní principy a odvozovat příslušné reakce. Oddělení výzkumu a vývoje společnosti SCHUNK pracuje na algoritmech ke klasifikaci různých geometrií a uspořádání a na vytváření optimálních uchopovacích strategií. Uchopovací systémy by měly být schopny autonomně manipulovat s díly a dále zdokonalovat základní pracovní postupy při uchopování.

Autonomní vyhodnocení kvality úchopu
Čím větší bude různorodost uchopovaných dílů a čím komplexnější úkoly budou, tím dříve budou uchopovací ruce používány i zde. Prostřednictvím odpovídajících čidlových systémů v prstech chapadla, proudu motoru a inteligence integrované v uchopovací ruce lze zaznamenat a vyhodnotit kvalitu uchopení a v případě potřeby ji znovu upravit. Vlastnosti objektů, jakými jsou geometrie, velikost či flexibilita, je navíc možné snímat prostřednictvím samotného chapadla a přenést do systémů na vyšší úrovni nebo do upstreamových/downstreamových stanic. “Použitím metod umělé inteligence bude rovněž možný intuitivní výcvik servisních a asistenčních robotů a bude možné vytvořit individuální knihovny pro plánování chapadel a jejich zařazení do těchto knihoven,” vysvětluje Martin May. “Zejména uchopovací ruce pro různé použití pak nebudou déle používány pro opakující se úkoly, ale bude možné je průběžně přizpůsobovat novým objektům a okolnostem a průběžně optimalizovaným strategiím uchopování.”

schunk humanoid
V oblasti asistenční a servisní robotiky otevírá pětiprstá ruka SCHUNK SVH celou řadu nových možností.

Zdroj zprávy a obrázků: Schunk