Témata
Reklama

Bionické konstrukce a supravodiče míří do technické praxe

Hannoverský veletrh je tradiční příležitostí k představení novinek a průmyslových trendů. Nejinak je tomu u společnosti Festo, která zde pravidelně vystavuje nejen své novinky z oblasti manipulační a automatizační techniky, ale také výsledky nekonvenčně laděných projektů. O překvapení a nápadité konstrukce tu nebývá nouze.

Pavel Marek

Patří mezi klíčové osobnosti časopisu MM Průmyslové spektrum, kde řadu let zastával pozici odborného redaktora. Je absolventem strojní fakulty ČVUT v Praze. Po ukončení studia pracoval v Poldi SONP Kladno v závodě Doprava, poté jako konstruktér a projektant ve společnosti ČKD Lokomotivka. Pro MM Průmyslové spektrum pracoval od roku 1999 do roku 2021.

Zmíněná nekonvenční technická řešení se již tradičně týkají bionických konstrukcí. Z minulosti můžeme připomenout například vodní a létající medúzy, plovoucí i létající ryby, létajícího „chytrého“ racka, bionická chapadla a manipulátory, či třeba z loňska létající objekt s inverzním pohybem. K této oblasti letos přibyla další, a sice příklady technických aplikací využívajících supravodivé materiály.

Reklama
Reklama
Reklama

Supravodiče v automatizační technice

Ačkoliv technologie supravodičů se dosud nacházejí ve stadiu výzkumu, společnost Festo ve spolupráci s firmou Evico z Drážďan a dalšími partnery z oblasti vědy a výzkumu prostřednictvím několika exponátů představila potenciál, jaký supravodičové technologie nabízejí v oblasti automatizační techniky.

Křížový stůl SupraHandling. Foto: Festo

Jednou z možných aplikací supravodičů je supravodivá levitace. Ochlazením supravodiče pod tzv. kritickou teplotu totiž dojde nejen ke ztrátě elektrického odporu supravodivého materiálu, ale významně se změní i jeho chování ve vnějším magnetickém poli. Supravodič si „zapamatuje“ jeho hodnoty, které se navenek projevují například jeho vzdáleností od permanentního magnetu, a po ochlazení pod kritickou teplotu v této poloze „zamrzne“. Pohneme-li potom magnetem, drží se supravodič stále ve stejné poloze od magnetu a pohybuje se tedy s ním. Může pod ním viset nebo se nad ním vznášet a unese přitom i značnou zátěž.

Manipulátor SupraPicker umožňuje manipulaci v odděleném uzavřeném prostoru. Foto: Festo

Příklady aplikací

Využití tohoto principu bylo v Hannoveru demonstrováno prostřednictvím tří exponátů. První byl nazván SupraLinearMotion a jednalo se o saně, v jejichž spodní části je v kolébce vestavěn díl ze supravodivého materiálu chlazeného kapalným dusíkem na teplotu v rozmezí 63 až 77 K. Saně se pohybují ve výšce kolem 15 mm nad hladkou dráhou se zabudovanými permanentními magnety, jimiž jsou saně drženy v zadané poloze. Pohyb vpřed je vyvolán jednorázovým naklopením kolébky. „Suprapohyb“ si mohli návštěvníci osobně vyzkoušet, neboť saně byly vybaveny sedadlem pro návštěvníka.

Model balicího stroje Hochdrei. Foto: Festo

Další exponát byl nazván SupraHandling. Jednalo se o křížový stůl pracující na obdobném principu jako předchozí exponát, avšak vybavený dvěma nezávislými pohony ve směrech X a Y pro pohyb v rovině. Manipulátor díky volnosti pohybu, minimální spotřebě energie, nulovému opotřebení a možnosti zastavení v definované pozici nabízí široké možnosti uplatnění v automatizační technice.

SupraPicker, třetí exponát, nabízel poněkud jiné možnosti. Tento manipulátor je vybaven magnetickým chapadlem se supravodivým uložením, tedy se vzduchovou mezerou mezi manipulátorem a chapadlem. Exponát demonstroval možnost manipulace v malém prostoru hermeticky odděleném od manipulátoru. Uzavřený prostor v daném případě představovala krabička z plexiskla, jejíž vnitřek byl obsluhován chapadlem věrně sledujícím pohyb manipulátoru, ačkoliv se mezi chapadlem a manipulátorem nacházela plexisklová stěna. V této aplikaci nebylo použito chlazení supravodiče dusíkem, ale aktivní chlazení malým elektrickým chladicím agregátem, což usnadňuje využití tohoto typu zařízení v běžné průmyslové praxi.

Bionické konstrukce a jejich uplatnění v průmyslu

Stalo se již tradicí, že Festo na hannoverském veletrhu představuje nové výsledky projektu Bionic Learning Network. Výjimkou nebyl ani letošní ročník, kde mohli návštěvníci spatřit několik nových praktických nebo atraktivních bionických konstrukcí.

Dopravník WaveHandling a ukázka spodní části pospojovaných měchových modulůJako bionické jsou označovány ty konstrukce, jimž vzor poskytla matička příroda. V kontextu zmíněného projektu jde o hledání nekonvenčních principů nebo řešení, které mohou být využity v automatizační technice. Někdy je možnost praktického využití patrná na první pohled, jindy zase moc ne (odtud slůvko „nebo“ coby mírná nadsázka v předchozím odstavci). Nicméně hvězdou loňské hannoverské prezentace bioniky byl bezesporu atraktivní létající objekt nazvaný SmartInversion – prstenec, který vykonával dopředný pohyb tím, že se donekonečna převracel naruby (viz MM Průmyslové spektrum č. 6/2012 nebo www.mmspektrum.com/120601). Festo tehdy vyhlásilo studentskou soutěž na uplatnění tohoto principu v praxi, jíž se zúčastnilo 75 studentů. Zvítězil projekt inovativního balicího stroje Hochdrei pro balení sypkých látek, který navrhli studující vysoké školy v Magdeburgu-Stendalu A. J. Rajahkumar, A. Michel a D. Strohbach. Výsledky soutěže byly během letošního veletrhu prezentovány na stánku společnosti Festo.

Bionická vážka

Nejatraktivnější projekt letošního ročníku byl inspirován říší hmyzu a byl nazván BionicOpter, tedy bionická vážka. Zde nelze nevzpomenout na jejího předchůdce, robotického racka zvaného SmartBird, jenž při své premiéře v Hannoveru před dvěma lety vzbudil doslova světovou senzaci. Bionická vážka je ultralehkou konstrukcí, která posunuje možnosti létajících objektů do další dimenze, neboť stejně jako její přírodní vzor může létat do všech směrů a přitom provádět nejkomplikovanější letecké manévry. Díky možnosti nezávislého pohybu všech křídel se létající objekt může náhle zabrzdit, prudce zrychlit nebo dokonce letět pozadu. Přesto lze model jednoduše a intuitivně ovládat pomocí smartphonu, přitom software a elektronika automaticky regulují pohyb křídel s určitou frekvencí mávání, amplitudou a úhlem nastavení.

Předvádění bionické vážky BionicOpter

Neobvyklé vlastnosti létajícího objektu umožňuje i jeho důsledně ultralehká konstrukce – při rozpětí křídel 63 cm a délce těla 44 cm dosahuje hmotnost bionické vážky pouhých 175 g. Křídla sestávají z rámu z uhlíkových vláken, na němž je napnuta tenká fólie, a díky inteligentní kinematice se dokážou vyrovnat s vibracemi vznikajícími za letu a zajistit stabilní let. Pro možnost stabilizace letu jsou v reálném čase sbírána a vyhodnocována data o polohách a natočení křídel.

Nekonvenční pásový dopravník

Přepravovat předměty a po cestě je ještě roztřídit, to umí pneumaticky poháněný pásový dopravník WaveHandling, jehož přírodním vzorem jsou vlny na vodní hladině. Dopravník je tvořen stojícím poddajným pásem položeným na struktuře z pneumatických měchů. Tato struktura je tvořena maticově uspořádanými měchovými moduly s integrovanými pneumatickými ventily a elektronikou. Jednotlivé moduly jsou samokonfigurovatelné, takže systém lze po sestavení rychle uvést do provozu bez nutnosti dalšího programování. Postupným nafouknutím a vypouštěním měchů vybraných modulů vznikají na původně rovné ploše dopravníku vlny, které před sebou ženou přepravovaný předmět a transportují jej požadovaným směrem.

Konstrukce dopravníku WaveHandling. Foto: Festo

Výstavní aplikace předváděla dopravu míčku a byla ovládána z tabletu, a to zcela intuitivně jeho naklápěním do požadovaného směru. Uplatnění systému se nabízí například v potravinářském průmyslu pro dopravu a třídění citlivých předmětů, jako je ovoce nebo zelenina.

Učící se chapadlo

LearningGripper je chapadlo se čtyřmi prsty, které pracuje podobným způsobem jako lidská ruka. Chapadla jsou ovládána dvanácti nízkotlakými měchy. Zvláštností je jejich schopnost učení díky učicímu algoritmu, který nahrazuje složité programování. Tato umělá inteligence byla předváděna při uchopení koule, kterou chapadlo natočilo vždy tak, aby byla orientována požadovaným směrem, v daném případě logem Festa nahoru. Tento princip může být v budoucnu prakticky využit například při optimalizaci automatické výrobní linky.

Učící se chapadla LearningGripper

Pavel Marek, Hannover
Neoznačená fota: autor

pavel.marek@mmspektrum.com
www.festo.com/bionik

Reklama
Související články
Zlatá medaile pro prof. Kassaye

Po dvouleté pauze, zapříčiněné hygienickými opatřeními ke snížení šíření pandemie koronaviru, se opět otevřely brány MSV v Brně, v rámci kterého se udílejí i ocenění Zlatých medailí. A to jak vystaveným exponátům, tak tradičně, již od roku 2006, díky iniciativě redakce našeho časopisu, také ocenění osobnosti za její celoživotní tvůrčí technickou práci a dosažené inovační činy.

Umělé svaly, část 3: Dielektrické elastomery, 2. díl

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití. 2. díl je pokračováním a dokončením tématu dielektrických elastomerů

Umělé svaly; část 3. Dielektrické elastomery, část 1.

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití.

Související články
Intertool 2014 spojen s automatizací procesů

Tradiční vídeňský veletrh Intertool, letos pořádaný od 6. do 9. května, získal spojením se Smart Automation Austria na dynamice a bezesporu i zájmu návštěvníků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Bionika a supravodivost v roce 2018

Mezi nejatraktivnější exponáty společnosti Festo na hannoverském veletrhu patří bionické konstrukce, které hledají vzor v přírodě, a ačkoliv často na první pohled vypadají jako samoúčelné hračky, přispívají k hledání nových možností v oblasti konstrukce manipulační a automatizační techniky, včetně jejího řízení.

Komplexní řešení pro vysledovatelnost: Plně automatizované značení za rozumnou cenu od Brady

Přesvědčte se, jak praktická může být integrace automatizované identifikace PCB. Podívejte se na přehlednou infografiku od společnosti Brady!

Přírodní modely inspirují automatizační techniku

V polovině dubna se v na hannoverském výstavišti konal přední světový veletrh technologií Hannover Messe 2015, který v pěti dnech sdružil průmyslovou automatizaci a IT, techniku pohonu, fluidní techniku a energetickou techniku, techniku životního prostředí, průmyslové subdodávky, výrobní technologie a služby, výzkum a vývoj.

Komplexní přístup je klíčem k úspěchu

Úspory všeho druhu jsou důležité kdykoliv a kdekoliv. Šetřit se vyplatí tehdy, postupujeme-li komplexně, tedy se zahrnutím všech aspektů. Ten, kdo kupuje nejlevnější věci, obvykle prodělává při jejich využití. V oblasti automatizace to platí jednoznačně – ten, kdo ustrnul a nevnímá integraci digitální techniky do všech procesů kolem nás, nemůže v budoucnosti uspět.

Další veletržní postřehy z EMO 2019

Z pohledu technika lze veletrh EMO v roce 2019 považovat za zdařilý, protože byl více o invenci, kreativitě, vylepšování stávajícího i hledání nových cest. Na veletrhu bylo možné vysledovat několik řekněme fenoménů, které se objevovaly napříč veletrhem. Přitom bych je přímo nepovažoval za trendy, protože obdobné počiny, technika, software i smýšlení byly (u asijských výrobců) k vidění o šest měsíců dříve na veletrhu obráběcích strojů v Pekingu. Nedávám tímto záminku k mezikontinentální diskusi o tom, kdo trendy určuje. V tomto textu zazní několik dalších veletržních postřehů.

TOSmeet & TOSday 2018

Zákaznický den ve firmě TOS Varnsdorf tradičně patří k vyvrcholení půlročního maratonu open houses, které pořádají téměř všechny výrobní a obchodní společnosti v komoditě obráběcích strojů pro své zákazníky a obchodní partnery. Zejména u výrobních firem je neopakovatelnou příležitostí zavítat do jejich provozů, zhlédnout zdejší technologické možnosti, být přímo od zdroje informovaný o žhavých novinkách a technologických řešeních, a v neposlední řadě pak potkat a pohovořit se známými lidmi.

Fenomén otáčení

Najít v přírodě cokoliv, co se mechanicky otáčí, je velmi obtížné. Otáčení však hraje roli v celé historii našeho průmyslu. Bez otáčení by nebyl vynalezen soustruh, bez soustruhu by nebyly vyrobeny písty, bez pístů by se nepodařilo spustit parní stroj, bez páry by nezačala éra techniky…

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Digitální řešení pro přesná broušení

Je Průmysl 4.0 pouhá vize? Touto otázkou zahájil generální ředitel společností Studer, Schaudt a Mikrosa Jens Bleher letošní výroční tiskovou konferenci v sídle společnosti Fritz Studer ve švýcarském Thunu. Odpověď přišla záhy – ne pro skupinu United Grinding.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit