Společnost Yaskawa nabízí portfolio produktů, díky kterým je předním výrobcem v oblasti měničů střídavého proudu, servopohonů, řídicí technologie a robotiky.
Pokročilá robotická manuální zručnost
Projekt
Společnosti Yaskawa Italia a ARTES 4.0 zahájily v létě 2021 partnerství zaměřené na provádění činností na podporu, navrhování a realizaci technologických inovací, výzkumu a vývoje a projektů 4.0 v průmyslu. Jedná se o partnerství, které si oba subjekty velmi přejí a které sdílejí vědomí toho, že projekty tohoto druhu jsou velmi často zásadní pro technologický pokrok, neboť umožňují vyvíjet aplikační řešení a řešit problémy, pro které trh ještě není zralý a které by jinak jen těžko hledaly potřebné investice ze strany firem.
Prvním plodem tohoto partnerství je zajímavý prototyp aplikace. "Jedná se o demonstrátor telemanipulace. S jeho pomocí může operátor na dálku pohybovat bimanuálním robotem a provádět tak obratnostní úkoly," vysvětluje profesor Antonio Frisoli, prezident ARTES 4.0 a profesor robotiky na Scuola Superiore Sant'Anna v Pise, kde vede oblast interakce člověka s robotem v laboratoři Percro.
Po hardwarové stránce je systém založen na patnáctiosém dvouramenném robotu Motoman SDA vybaveném robotickýma rukama s jemnými manipulačními schopnostmi, které dokáží uchopovat a přemisťovat předměty podobně jako člověk. Ramena mohou pracovat synchronně nebo provádět různé operace současně. Operátor může ovládat speciálně navržený propojovací systém. Řešení je pak doplněno systémem vidění.
- Aplikace
- Montáž
- Manipulace s materiály
- produkty
- SDA řada
Relevantní otázky
Výzkumný projekt představoval dvě obzvláště náročné otázky: na jedné straně softwarový aspekt související s middlewarem a "integrací systémů a na druhé straně otázku přímo související se systémy pro propojení člověka s robotem, které jsou potřebné k realizaci telemanipulace dílů.
V prvním případě bylo nutné připravit mezivrstvu schopnou zajistit spolehlivost a bezpečnost komunikace.
"S přispěním interních odborníků na vestavěné systémy ve společnosti ARTES 4.0 jsme vyvinuli mezivrstvu, která nám na jedné straně umožňuje konzistentně komunikovat s robotem prostřednictvím knihoven API společnosti Yaskawa a na druhé straně propojit se všemi periferiemi prostřednictvím správy vyhrazeného plánování v reálném čase. Tímto způsobem jsme byli schopni zajistit spolehlivost, bezpečnost a výkonnost robota, ale zároveň také správnou interakci například se systémem vidění, který provádí zpracování obrazu pomocí algoritmů umělé inteligence," upřesňuje Frisoli.
Pokud jde o rozhraní člověk-robot, bylo zvoleno rozhraní se zpětnou vazbou síly, které se vyznačuje velmi malými rozměry a intuitivností použití. Zvolená rozhraní umožňují robotům pohybovat se v prostoru ve třech stupních volnosti a mají vyhrazený knoflík pro ovládání úchopu a jeho řízení tak, aby se přizpůsobil uchopovanému objektu.
Téměř lidské pohyby
"Abychom dosáhli vysokého úchopového výkonu, použili jsme dvě různé ruce, obě vyvinuté Institutem biorobotiky na Scuola Superiore Sant'Anna, který je jedním z členů ARTES 4.0," pokračuje Frisoli.
Jedna ruka byla ve skutečnosti vybavena poddajnou rukou, která je schopna přizpůsobit svůj tvar uchopovanému předmětu a rozložit sílu na různé články prstů tak, aby byl úchop co nejkvalitnější. Druhá ruka je naopak vybavena protézou ruky, optimalizovanou tak, aby poskytovala stabilitu úchopu při nízké spotřebě energie. Kombinace obou nabízí obsluze možnost mít ruku, která lépe vyhovuje úchopu, a ruku, která naopak zajišťuje větší spolehlivost samotného úchopu v průběhu času.
Díky své pohybové flexibilitě téměř podobné té lidské byla řada Motoman SDA vhodným nástrojem pro realizaci výzkumného projektu ARTES 4.0. "Pracovali jsme na bimanuální telemanipulaci a velmi se nám líbila myšlenka, že bychom mohli mít robota, který by měl potřebné schopnosti pro replikaci složitých bimanuálních úloh, a proto jsme se obrátili na demonstrátor tohoto typu," vzpomíná Frisoli.
Otevřené potenciály
Použití inteligentního systému vidění může aplikaci poskytnout další stupeň autonomie. Systém totiž může pracovat v režimu plně asistovaném operátorem, ale také v autonomním nebo poloautonomním režimu. "Možnosti jsou různé: systém může identifikovat potenciální objekty vhodné k uchopení a signalizovat je operátorovi, který pak provede konečný výběr, ale může také řídit počáteční fázi úkolu a přenechat operátorovi pouze jemnou část uchopení, čímž ho zbaví břemene přesunu robota k místu uchopení.
Je zřejmé, že v případě, kdy dochází k interakci mezi oběma rukama, se složitost zvyšuje a role operátora je zjevně významnější: má koordinační a montážní úkol," vysvětluje Frisoli a ilustruje, jak je hybridní režim obzvláště užitečný pro zvládnutí úlohy, která má některé standardnější fáze a jiné jsou členitější a složitější.
"Ve skutečnosti se výzvy velmi liší v závislosti na daném úkolu - montáž se extrémně liší od šicího úkolu spíše než od lékařského vyšetření na dálku," uzavírá Frisoli. Řešení však již představuje efektivní základ, který lze následně přizpůsobit podle specifik použití, což může poukázat na možnosti a výhody využití pokročilých manipulačních řešení v extrémně rozmanitých aplikačních krajinách.