Témata
Reklama

Robot pracující jako sloní chobot

16. 02. 2011

Prestižní ocenění německého prezidenta, cenu Deutsche Zukunftspreis 2010, získal projekt výzkumu Festo AG a ústavu Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) nazvaný Vzor sloní chobot – high-tech pomocník pro průmysl a domácnost, jehož náplní je vývoj robotické paže Bionic Handling Assistant.

Cenu za techniku a inovaci pro budoucnost s dotací 250 000 eur udělil 1. prosince 2010 v Berlíně spolkový prezident Christian Wulff výzkumníkům Peteru Postovi a Markusi Fischerovi z Festo AG, Esslingen, a Andrzeji Grzesiakovi z IPA Stuttgart na základě rozhodnutí poroty po posouzení tří nominací závěrečného kola.

Manipulátor v podobě sloního chobotu

Oceněný tým vytvořil unikátní flexibilní manipulátor nové generace (Bionic Handling Assistant - BHA), jenž pracuje na principu funkce sloního chobotu. Bionický manipulační systém se skládá z mechatronického chobotu, chápavé ruky se třemi prsty o vynikající adaptabilitě a citlivosti manipulace. Chobot může opatrně manipulovat se syrovým vejcem, rajčetem nebo naplněnou sklenicí vody a stejně se chová při obsluze zvířat a lidí.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Bionické konstrukce nacházejí inspiraci v přírodě.

Předpokladem pro citlivosti paže manipulátoru BHA je lehká konstrukce všech dílů. Jako ideální a lehký konstrukční materiál byl pro všechny komponenty BHA zvolen polyamid s hustotou 0,95 g.cm-3. Jednotlivé díly byly vytvořeny technologií Rapid Prototyping - konkrétně Selective Laser Sintering (SLS), kdy všechny součásti chobotu byly stavěny z práškového polyamidu pokládaného po 0,1 mm tenkých vrstvách navařovaných laserem.

Při vývoji manipulátoru bylo použito technologií a komponent modulárního programu Festo - ovladačů, podavačů, senzorů a ventilů s integrovanou elektronikou a softwarem. Nově byly navrženy polyamidové prsty FinGripper, které jsou až o 80 % lehčí než běžné kovové prsty.

Mozkem je víceosý řídicí systém Festo, průmyslové řešení pro ovládání pohybu CMXR-C2. Vlastní pohyb chobotu obstarávají měchovité elementy, které změnou tlaku vzduchu zkracují a prodlužují vyložení paže mezi 0,75 až 1,1 m, podobně jako harmonika. Tlak vzduchu s nízkou spotřebou je regulován v třídílné robotické paži proporcionálními piezoventily VPWP používanými v automobilech.

Obr. 2. Vývoj manipulátorů od lineární osy po robotickou paži

Bionika a vzor rybích ploutví

Při konstrukci byly využity poznatky z oblastí mechatroniky, bioniky a konstruování  pneumatických systémů. Významná byla spolupráce s prof. Dieterem  Mankauem z Hochschule für Gestaltung v Offenbachu. Rozhodujícím bylo vyřešení prostorového pohybu tří základních elementů - kloubu ruky, ruky a jen tří prstů, vyřešením poddajnosti systému při ovládání tlakovým vzduchem. Na tom se podílí i zvolený konstrukční materiál, jehož plastické vlastnosti brání vzniku kolizních situací.

Obr. 3. Citlivé sevření prstů FinGripper nepoškodí při manipulaci ani zralé ovoce.

Funkce robotické paže využívá efektu Fin Ray Effect Leifa Kniese z firmy Evologics GmbH. Jde o to, že při působení boční síly reagují rybí ploutve neočekávaným způsobem: neohnou se, ale vyboulí se do směru síly, která na ně působí. To, co zní možná složitě, je ve skutečnosti jednoduchý princip, díky němuž mohou ryby ve vodě využívat plnou sílu pohybů svých ploutví. Toto obrácení funkce v důsledku působení boční síly tvoří základ mnoha inovativních řešení na vysoké technologické úrovni. Počínaje prsty FinGripper je celá konstrukce paže BHA založena na tomto efektu.

Tuhost průmyslových robotů je na závadu

Současné průmyslové chápavé elementy svou tuhou mechanikou a tuhými materiály nejsou schopny citlivé manipulace s předměty o proměnné geometrii povrchu. Paže BHA se vyrovnala s obvyklým nedostatkem průmyslových robotů konajících jednotvárnou činnost, kterým je omezená či zcela chybějící citlivost pohybů. Navíc oproti běžným robotům zvedajícím max. 1/10 své hmotnosti zvedá BHA až 500 g, což je asi 1/3 jeho hmotnosti.

Bionic Handling Assistant, existující v současnosti jen jako prototyp, je schopen bez rizika pomáhat lidem například při vyhledávání a podávání stravy, nápojů, léků či při jiných činnostech pro zlepšení kvality života, v lékařské technice a v rehabilitaci. Očekávají se také aplikace v manipulační technice Pick & Place, v balicí technice, v zemědělství při třídění ovoce a v průmyslové automatizaci strojírenské výroby, například při podávání a ukládání nástrojů, zakládání a vyjímání obrobků a výrobků. V automatizaci spojování materiálů sleduje BHA kontury dílů podle osy při lepení, pájení a svařování nebo při řezání vodním paprskem.

Alexandr Abušinov

abusinov@seznam.cz

Reklama
Související články
Všech pět pohromadě

Hospodárnost jde ruku v ruce s efektivitou. Efektivita znamená, že daný výrobek a jeho schopnosti využíváme co nejvíce. Aby to bylo možné, vyplatí se používat výrobky, které jsou už předem určeny ke vzájemné spolupráci.

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…

Pevné základy, tedy výrobky pro každého

Globální trh klade stále větší nároky na všechny výrobce. Vyrábět levně, rychle, ale současně kvalitně. Je možné takové protiklady vůbec skloubit? Je ještě nějaká další cesta, jak snížit výrobní náklady a ceny? Jednu z nejúčinnějších odpovědí na tuto otázku najdete v sortimentu nových pneumatických ventilů firmy Festo.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Komunikace hýbe světem

I když se to pohledem ze dne na den nezdá, technika rychle mění náš život. Je až s podivem, jak se nedávné sny stávají skutečností. Naši předkové snili o domluvě na dálku – dnes nás videohovor ani trochu neudivuje. Chytrých zařízení stále přibývá, a i přes jejich pokročilé možnosti je dokáže používat prakticky každý z nás. Změny v průmyslové sféře se nám mohou zdát pomalejší. Jakmile se o ně ale začnete hlouběji zajímat, zjistíte naprostou podobnost se světem civilním. Jak je to s tou komunikací?

Stroje v pohybu – Létající roboty inspirují intralogistiku

Stroje v pohybu, to je název nového seriálu, ve kterém vám budeme představovat technicky zajímavá řešení především z oblasti dopravní a manipulační techniky. Dnes se budeme věnovat oblasti bionických konstrukcí, konkrétně projektu BionicSwift (bionický rorýs). Tito bioničtí rorýsové mohou díky GPS pro vnitřní prostory a radiokomunikaci prostřednictvím širokopásmové technologie UWB bezpečně a koordinovaně létat v definovaném vzdušném prostoru. Pro provádění těchto vzdušných manévrů tak, aby to co nejvíce odpovídalo živé předloze, mají jejich křídla pera, podobně jako skuteční ptáci.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Elektrické polohování? Snadno a pro každého!

S výjimkou specialistů si většina z nás pod pojmem elektrické servo v oboru automatizace představí složitou techniku určenou právě oněm expertům. Pokrok nejen v oboru elektrických pohonů však směřuje k výraznému zjednodušení, nejnovější generaci servomotorů Festo uvede do provozu i laik. Výrazně přitom pomáhá především software Festo Automation Suite, postupně integrující všechny dříve samostatné pomůcky a nástroje.

Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Digitalizace, automatizace, digitalizace

Společnost Festo, stejně jako každý rok, uspořádala pro své zákazníky jednodenní letecký zájezd na veletrh do Hannoveru. Ten letos kromě tradičních témat, jako automatizace a pohony, digitální továrna, energetika, dodavatelský řetězec a výzkum, zahrnoval i CeMat, veletrh manipulační techniky. Nicméně středobodem programu zájezdu byla komentovaná prohlídka stánku společnosti Festo, která zde každoročně uvádí své produktové novinky a představuje koncepční řešení v oblasti bioniky a aplikací na bázi supravodivosti.

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