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Pneumatik macht den Cobot nachgiebig

Bionik: Beuger-Strecker-Antriebsmodell orientiert sich an menschlichen Muskeln
Pneumatik macht den Cobot nachgiebig

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Dank seines pneumatischen Antriebs kann Festos Leichtbauroboter Bioniccobot sicher mit dem Menschen zusammenarbeiten. Basis ist die digitalisierte Pneumatik des Motion Terminals.

Mit seiner siebenachsigen Kinematik ist der Bioniccobot dem menschlichen Arm nachempfunden – von der Schulter bis zur Greifhand. Auch das Antriebskonzept ist am Zusammenwirken von Bizeps und Trizeps im Oberarm orientiert, also am Zusammenspiel von Beuger und Strecker: Der Agonist führt eine Bewegung aus, während der Antagonist dafür sorgt, dass die Bewegung in Gegenrichtung erfolgen kann. Beugt z. B. der Bizeps den Unterarm im Ellenbogen, so muss gleichzeitig der Trizeps gedehnt werden.

Dieses Prinzip haben die Entwickler beim Bioniccobot in allen sieben Gelenken technisch umgesetzt. In jeder Achse sitzt ein Schwenkflügel mit jeweils zwei Luftkammern. Diese bilden ein Antriebspaar, das sich durch Befüllen mit Luft wie eine mechanische Feder stufenlos einstellen lässt. Durch dieses Antriebskonzept sind das Kraftpotenzial und damit auch der Versteifungsgrad des Roboterarms exakt bestimmbar.

Im Falle einer Kollision gibt der pneumatische Arm automatisch nach. Damit unterscheidet sich der pneumatische Bioniccobot grundlegend von traditionellen Leichtbaurobotern, deren Antrieb klassischerweise über Servomotoren erfolgt, die dann zum Beispiel mit Kraftsensorik in allen Gelenken überwacht werden.

Das pneumatische Antriebskonzept verleiht dem Bioniccobot also einerseits viel Bewegungsdynamik und sorgt andererseits für Nachgiebigkeit beziehungsweise eine einstellbare Steifigkeit. Ermöglicht hat das Ganze vor allem das neue Festo Motion Terminal. Die pneumatische Automatisierungsplattform vereint mit ihrer Softwaresteuerung per Apps in sich die Funktionalitäten von über 50 Einzelkomponenten.

Damit eröffnet die Digitalisierung der Pneumatik völlig neue Anwendungsgebiete, die bisher der elektrischen Automatisierung vorbehalten waren. Das Motion Terminal kombiniert präzise Mechanik und Sensorik mit komplexer Steuerungs- und Messtechnik auf engstem Raum. Mit den internen Regelalgorithmen der Motion Apps und den verbauten Piezoventilen lassen sich Durchflüsse und Drücke exakt dosieren. Dies ermöglicht sowohl kraftvolle und schnelle als auch weiche und feinfühlige Bewegungsabläufe.

Bedient wird der Bioniccobot intuitiv per Tablet und grafischem User Interface. Arbeitsschritte lassen sich per Drag and Drop in einer Zeitleiste aneinanderreihen. Der komplette Bewegungsablauf wird virtuell abgebildet und parallel simuliert. Zwischen Tablet Interface und dem Motion Terminal sitzt die Open-Source-Plattform Robot Operating System (ROS).

ROS interpretiert den eingehenden Code aus dem Tablet und leitet die resultierenden Achskoordinaten an das Motion Terminal weiter. Auf Grundlage der Koordinaten regelt das Motion Terminal über seine internen Algorithmen den jeweiligen Druck in den Luftkammern und bestimmt die Position der einzelnen Achsen. Die eingehenden Sensordaten der sieben Gelenke fließen in Echtzeit in die Aktionen ein.

Festo AG & Co. KG

www.festo.com


Selbstlernender Arbeitsplatz für die MRK

Die Idee des Bioniccobot hebt Festo mit dem Bionic Workplace auf die nächste Stufe: „Der Bionic Workplace ist ein selbstlernender Arbeitsplatz für die Mensch-Roboter-Kollaboration, der die Vorteile des pneumatischen Leichtbauroboters Bioniccobot mit künstlicher Intelligenz verbindet“, sagt Dr. Elias Knubben, Head of Corporate Bionic Projects.

Der flexible Arbeitsplatz ist mit zahlreichen Assistenzsystemen und Peripheriegeräten ausgestattet, die miteinander vernetzt sind und untereinander kommunizieren. Machine-Learning-Methoden machen den Bionic Workplace zu einem lernenden und antizipativen System, das sich kontinuierlich selbst optimiert. Der Mensch kann direkt mit dem Bioniccobot interagieren und ihn über Bewegung, Berührung oder über die Sprache steuern. Auch eine Fernmanipulation des Systems ist möglich.

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