Témata
Reklama

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.

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.

Neméně atraktivní bývají exponáty využívající technologie supravodičů, jejichž potenciál spočívá v otevření nových aplikačních oblastí a výrazných úsporách energie. Zveme vás proto na malou prohlídku nejzajímavějších exponátů z těchto dvou oblastí.

Reklama
Reklama
Reklama

Kutálející se pavouk

V roce 2008 objevil profesor bioniky na TU v Berlíně, Ingo Rechenberg, na Sahaře zvláštní druh pavouka (Cebrennus rechenbergi), který se dokázal pohybovat dvěma různými způsoby – jednak lézt jako normální pavouci, jednak skočit vpřed jakýmsi kotoulem a pak se kutálet vpřed. Tímto způsobem dokázal vyvinout dvojnásobnou rychlost oproti normální chůzi. To profesora zaujalo a pokusil se převést tento druh pohybu do podoby technologické aplikace. Se svým týmem pak sestrojil několik prototypů nazvaných BionicWheelBot. Nyní dále vyvíjí kinematický a řídicí koncept tohoto pavouka společně s Festem v rámci programu Bionic Learning Network. Díky integrovanému senzoru robotický pavouk při kutálení ví, v jaké pozici se právě nachází a kdy se má znovu odrazit. Délka pavouka je (podle poloh nohou) až 570 mm, šířka max. 796 mm a výška max. 238 mm, průměr při kutálení je 267 mm. BionicWheelBot je dálkově ovládán prostřednictvím tabletu.

Bionický pavouk BionicWheelBot, který umí chodit nebo se kutálet.

Létající kaloň

Kaloni jsou skupinou savců příbuzných netopýrům. Tělo kaloňů je podobné tělu netopýrů, ale jejich hlava se nápadně podobá hlavě liščí. Přes své velké rozměry jsou kaloni velmi lehcí a ani ti největší nedosahují hmotnosti dvou kilogramů. Tolik k popisu přírodního vzoru, který inspiroval konstrukci létacího stroje BionicFlyingFox (bionický kaloň) v programu Bionic Learning Network. Bionický kaloň je ještě lehčí – váží 580 g při rozpětí křídel 228 cm, jejichž karbonová konstrukce je pokryta lehkou, ale pevnou elastickou membránou, prodlouženou až k nohám. Let je řízen jako poloautonomní v definovaném prostoru, aktuální poloha je určována trackováním prostřednictvím dvou infračervených kamer. K optimalizaci dráhy letu je využíváno strojové učení. Bionický kaloň obdrží z master počítače řídicí algoritmus, který průběžně zlepšuje, a dráha se tak stále zpřesňuje. Start a přistání jsou řízeny ručně.

Kaloň BionicFlyingFox se chystá na svůj let.

Bionické stavebnice

Bionické „hračky“ už nejsou dostupné jen úzkému kruhu vyvolených. Festo v letošním roce v rámci konceptu Bionics4Education představilo stavebnice bionických mechanismů, které jsou primárně určeny pro studenty všeobecně vzdělávacích škol ve věku od 14 do 18 let. Tento vzdělávací koncept byl vyvinut interdisciplinárním týmem inženýrů, designérů, počítačových odborníků a biologů z Bionic Learning Network společně s experty z Festo Didactic, které je dodavatelem v oblasti vzdělávání. Cílem uvedeného konceptu je vzbudit mezi mládeží zájem o techniku a přírodní vědy. V současnosti jsou dostupné tři stavebnice: bionický sloní chobot s adaptivním chapadlem s efektem rybích ploutví (tzv. Fin Ray Effect), bionická ryba a bionická chameleoní chapadla. Každá souprava je vybavena malými servomotory, elektronikou, plastovými díly a materiály, které mohou studenti různě kombinovat, vytvářet z nich vlastní bionické roboty inspirované přírodou a následně je ovládat prostřednictvím PC nebo smartphonu.

Bionická ryba ze stavebnice Festo-Didactic

Bionický spolupracující robot

Digitalizace pneumatiky ve spojení s bionickou konstrukcí přináší nové možnosti i v oblasti robotiky. Důkazem je BionicCobot, první lehký pneumatický robot vyvinutý společností Festo, který je výsledkem aktuálního výzkumu oddělení Bionic Learning Network. Robot má nejen podobu lidské paže, ale i její kinematiku. Konstrukce zahrnuje rameno, horní paži, loket, loketní a vřetenní kost, zápěstí a chápavou ruku. K ovládání pohybů využívá Festo Motion Terminal, jenž v sobě kombinuje velmi přesnou mechaniku s komplexní řídicí a měřicí technologií. Prostřednictvím řídicí aplikace a piezoventilů je přesně řízen průtok i tlak dokonce v několika kanálech najednou, což umožňuje jak výkonné a rychlé, tak měkké i citlivé pohyby. Jelikož stlačeným vzduchem přivedeným do pohonu lze přesně nastavit rychlost, sílu a tuhost, může robot bezprostředně a přitom bezpečně spolupracovat s lidmi. V případě kolize systém povolí a nepředstavuje tak pro člověka žádné riziko.

Programování je intuitivní prostřednictvím tabletu s grafickým zobrazením a spočívá v přesunu symbolů na časovou lištu. Operační systém ROS (Robot Operating System) pak ze zadání vypočítá potřebnou dráhu kinematiky a předá Motion Terminalu výsledné požadavky na polohu pohonů.

Pneumatický kolaborativní robot BionicCobot

První supravodivý elektromotor

Festo v Hannoveru představilo také SupraMotor, což je elektromotor využívající supravodiče ve vinutí statoru. Motor je velmi kompaktní, dlouhý přibližně metr a v průměru dosahuje 23 cm. Disponuje vysokým krouticím momentem – díky bezeztrátovému přenosu elektrické energie v podchlazeném supravodiči může motor využívat velmi vysoké proudy, což umožňuje vytvoření silného magnetického pole. SupraMotor se vyznačuje vysokou přetížitelností a hodí se pro aplikace v nepřetržitém provozu. Jelikož supravodivé vinutí přenáší elektrický proud bez odporu, je riziko přehřátí prakticky nulové. Motor pracuje zvláště efektivně v malých otáčkách s velmi vysokými krouticími momenty – ani při značném zatížení motor nespotřebovává žádnou energii, dokonce ani při maximálním momentu. Celková spotřeba energie je velmi nízká. I když výkon motoru se pohybuje v desítkách kilowattů, potřebuje pouze energii pro chlazení v řádu stovek wattů.

SupraMotor – elektromotor s vinutím ze supravodičů

Supravodivé váhy

Supravodivosti je také možné s výhodou využít pro manipulaci v hermeticky uzavřeném prostoru, například pokud je potřeba vyloučit riziko kontaminace zpracovávané suroviny. Takové aplikace jsou velmi atraktivní zejména pro farmaceutický a medicínský průmysl nebo pro výrobu elektroniky. V minulosti Festo v Hannoveru vystavovalo několik aplikací z této oblasti. Letošní novinkou bylo představení SupraSensoru pro bezkontaktní měření a vážení, které může být využito například v laboratořích při biologických nebo chemických analýzách ve sterilním prostředí. Tento koncept umožňuje měření různých fyzikálních veličin jako hmotnosti, hustoty, viskozity nebo teploty. SupraSensor pracuje na principu nadnášení, kdy se zjišťuje vztlak tělesa s magnetem. Velikost tohoto vztlaku závisí na hustotě měřeného tělesa a je bezkontaktně indikována váhami prostřednictvím bezkontaktního spojení se supravodičem (jedná se o analogii s tělesem ponořeným do kapaliny, které je nadnášeno silou závisející na hustotě kapaliny i tělesa).

Bezkontaktní supravodivé váhy
Reklama
Související články
Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

Fanfáry pro inovátory

Soutěž o Zlaté medaile brněnského Mezinárodního strojírenského veletrhu se datuje již k roku 1964. Za tu dobu byly oceněny stovky vystavovaných exponátů, některé z nich jako světové unikáty. Za ta léta jsme se ale však setkali i s balastem, který technické veřejnosti předstíral, jaké výborné věci vznikají v hlavách československých socialistických konstruktérů. Soutěž v porevoluční době postupně ztrácela na třpytu, exponenciálně rostly počty udíělených medailí a naopak klesal respekt technické veřejnosti k soutěži.

Inovace. Co to vlastně je?

Vděčné sexy téma, o kterém rádi všichni mluví, ale nikdo pořádně neví, jak je skutečně realizovat. Celá řada hvězdiček, jimž se podařilo inovovat sebevětší pitominu a s ní nějak uspět na našem malém hladovém lokálním trhu se cítí být vyvoleni rozdávat moudra. Zasvěcený člověk se pak nestačí divit.

Související články
Štěstí přeje připraveným!

Cesta antivirového řešení Avast od prvních nápadů ve Výzkumném ústavu matematických strojů k firmě o 1 700 zaměstnancích Avast Software obývající několik pater nové budovy na Pankráci, byla dlouhá a někdy trnitá. Zakladateli a tvůrci myšlenky na vytvoření vlastního antivirového programu, ze kterého se postupem doby stal ochranný systém bránící napadením, jsou Pavel Baudiš a Eduard Kučera.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Důraz na udržitelnost, digitalizaci a 3D tisk

Japonsko je zemí, kde se rodí nejmodernější technologie a kde se dbá na udržitelný způsob života. Je kolébkou průmyslu a domovem největších průmyslových firem. Každé dva roky mají návštěvníci z celého světa možnost nahlédnout prostřednictvím veletrhu Jimtof (Japan International Machine Tool Fair) pod pokličku nejnovějších inovací v oboru obráběcích strojů a jejich příslušenství. Díky pozvání Japonské asociace výrobců obráběcích strojů JMTBA jsme měli možnost zúčastnit se tohoto veletrhu osobně. V následující reportáži se vám pokusíme zprostředkovat alespoň pár nejzajímavějších témat, která zde zazněla.

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.

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.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Bezpečnostní veletrhy - vše pod jednou střechou

Brněnské výstaviště ve dnech 31. května až 3. června hostilo trojici bezpečnostních veletrhů – mezinárodní veletrh požární techniky a služeb PYROS, mezinárodní veletrh bezpečnostní techniky a služeb ISET a mezinárodní veletrh obranné a bezpečnostní techniky IDET. Za tři dny trvání veletrhů prošlo branami výstaviště téměř 26 tisíc návštěvníků.

Roztažená křídla čínského draka

Opět po dvou letech se v Pekingu konal jeden z největších světových veletrhů obráběcích a tvářecích strojů a technologií CIMT (China International Machine Tool), který lze velikostně přirovnat k hannoverskému EMO a který rozlohou a počtem návštěvníků zdaleka předčí jeho milánské zastavení, tokijský Jimtof či chicagský IMTS. Celá světová liga (i ti, kteří třeba na EMO nevystavují) se zde prezentuje po boku domácích producentů oboru obráběcí stroje, nástroje a příslušenství. Letos se termín konání kryl s velikonočním týdnem a křesťanský svět musel tento fakt přijmout.

Ozvěny Veletrhu Věda Výzkum Inovace

Přední výzkumné organizace, vysoké školy, inovativní firmy, poskytovatelé dotací, investoři i státní správa zaplnily ve dnech 28. února až 2. března pavilon B brněnského výstaviště. Druhý ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace byl jedinečnou příležitostí podpořit znalostní transfer od výzkumníků do praxe.

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