FESTO: Bionic Handling Assistant – unikalny mechatroniczny system manipulacyjny

Posłuszny, efektywnie wykorzystujący zasoby i przystosowujący się – te cechy są znakami szczególnymi urządzenia Bionic Handling Assistant. Projekt autorstwa zespołu Bionic Learning Network sprawia, że temat współpracy człowieka z technologią staje się zrozumiały, jednocześnie udostępniając nowe obszary zastosowań.

To co ludzie mogą zrobić palcami, słonie wykonują trąbą. Te ogromne zwierzęta są inteligentne i potężne. Bardzo umiejętnie wykorzystują trąbę jako organ dotykowy i narzędzie do chwytania. Inżynierowie z firmy Festo obserwowali te umiejętności i podjęli próbę ich naśladowania.

Trąba słonia była inspiracją najnowszego projektu FESTO Bionic Learning Network. Analiza budowy i trybu działania trąby w połączeniu z zastosowaniem nowoczesnych technologii produkcji doprowadziła do stworzenia całkowicie nowego mechatronicznego systemu manipulacyjnego. Może on przenosić duże siły i działać również jako chwytak. Urządzenie Bionic Handling Assistant składa się z trzech podstawowych części zapewniających ruch w 3 wymiarach, tj. szkieletu mechanicznego, elementu do manipulacji/handlingu i chwytaka z adaptacyjną funkcją dotyku.

U podstaw projektu Bionic Handling Assistant leżały lekkie konstrukcje pneumatyczne, opracowane przez prof. Dietera Mankau na Uniwersytecie w Offenbach i nowatorskie mieszki wykonane przez Instytut Technologii i Automatyki Produkcji Fraunhofer (IPA) w Stuttgarcie.

Bionic Handling Assistant (BHA) to trzy podstawowe komponenty:

I. Szkielet mechaniczny – o programowalnej napędami pneumatycznymi przestrzeni ruchowej
II. oś – ręka – z trzema siłownikami do ustawiania chwytaka w sferze 0-30 stopni
III. adaptywny ultralekki trójpalcowy chwytak – z adaptacyjną funkcją dotyku, dzięki nowoczesnej poliamidowej przekładni FinRay wzorowanej na biologicznej strukturze płetwy ryby.

"Mózgiem" systemu BHA jest FESTO CMRX-2, multi-sterownik sprawdzony w przemysłowych aplikacjach wieloosiowych robotów tripoidalnych. System wykorzystuje ponadto wyspę z superszybkimi zaworami gniazdowymi klasy piezo, co daje maksimum sprawności dynamicznej i energetycznej napędom chwytaka.

Współpraca między człowiekiem a techniką

Podstawy projektowania technologicznego urządzenia Bionic Handling Assistant doprowadziły do powstania zasadniczo nowych i ukierunkowanych w przyszłość innowacyjnych rozwiązań, które znacznie wyprzedziły prototypy zaprezentowane podczas ostatniej edycji targów Hannover Messe. Obszary zastosowania tej nowej technologii nie są ograniczone do żadnego konkretnego procesu produkcyjnego.

Bionic Handling Assistant realizuje koncepcję rzeczywistej współpracy człowieka z maszyną. Koncepcja ta zakłada, że bezpośredni kontakt między nimi, przypadkowy lub zamierzony, nie jest niebezpieczny. W przypadku kolizji, Bionic Handling Assistant poddaje się i odkształca, nie zmieniając przy tym zachowania dynamicznego. Gdy niebezpieczeństwo zniknie, urządzenie natychmiast kontynuuje swój łagodny i precyzyjny ruch.

Delikatna manipulacja zasobami

Bionic Handling Assistant jest naprawdę wszechstronnym urządzeniem. Jego lekka konstrukcja charakteryzuje się unikatowym stosunkiem masy do obciążenia roboczego oraz płynnymi sekwencjami ruchu ze znacznie większą liczbą stopni swobody. Jest także bardzo wydajny, jeśli chodzi o zużycie surowców, zarówno na etapie produkcji jaki i działania. Te cechy "zautomatyzowanej trąby słonia" pozwalają na rozszerzenie zakresu zastosowań na automatyczne chwytanie wrażliwych przedmiotów, takich jak owoce, warzywa, jaja i rośliny, bezpieczną manipulację przedmiotami o bardzo nietypowych kształtach oraz na technologie medyczne, tak ważne dla przyszłości ludzkości. Urządzenie może również służyć pomocą ludziom niepełnosprawnym i starszym.

Bardzo oszczędne

Do budowania ultralekkich struktur mechaniki systemu BHA uruchomiono najnowszą technologię drukowania przestrzennego 3D (technologia wytwarzania przyrostowego). Polega ona na precyzyjnym żłobieniu wymaganych kształtów techniką laserową w przygotowanym proszku poliamidowym.

Decydującą zaletą tej technologii jest wysoka opłacalność. Ogromna elastyczność i niska gęstość poliamidu (tylko 0,95 g/cm3) sprawia, że jest to idealny materiał do produkcji urządzenia Bionic Handling Assistant. Poliamid, dzięki doskonałym długoterminowym własnościom nośnym, oferuje nieosiągalny wcześniej stosunek ciężaru własnego do zdolności przenoszenia sił.

Jeśli chodzi o zasoby do projektowania i produkcji, ta nowa technologia ma niewielkie potrzeby w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami. W przyszłości wytwarzanie przyrostowe ze swoją wyjątkową elastycznością i niskim zużyciem zasobów będzie miało główny udział w produkowanych na zamówienie, nienaruszających równowagi ekologicznej kompleksowych wyrobach.

____________________________________________________________________________

Przyszłe bioniczne koncepcje to (r)ewolucja w technologii automatyzacji
Co wspólnego z automatyką ma trąba słonia i płetwa ryby?

Festo odpowie na to pytanie podczas targów Automaticon w Warszawie, podczas których zostaną zaprezentowane najnowsze rozwiązania biomechatroniczne pochodzące z Bionic Learning Network.

Dodatkowo podczas trzeciego dnia trwania targów, Festo będzie gościć polskiego inżyniera Andrzeja Grzesiaka z niemieckiego Instytutu Fraunhofera IPA w Stuttgarcie, który osobiście zaprezentuje aplikacje powstałe w ramach projektu Bionic Learning Network.

Inżynier Andrzej Grzesiak za projekt "Bionic Handling Assistant" otrzymał "Niemiecką Nagrodę Przyszłości", którą odebrał z rąk niemieckiego prezydenta Christiana Wulffa.

Stoisko Festo na Targach Automaticon 2011 – B2/C2 w Hali 1.

Źródło: FESTO, http://www.festo.pl