• Bioniczna ręka niemieckiej firmy Festo uczy się metodą prób i błędów
• Robot ma wspierać ludzi w fabrykach przyszłości
• Amerykanie stawiają na gumowy chwytak z widzeniem komputerowym

Były już mechaniczne motyle, samosterowne nietoperze, pracujące zespołowo mrówki i plastikowe meduz, samoładujące się baterie. Wszystkie roboty koncernu Festo AG naśladują swoich naturalnych protoplastów. Teraz jest coś o niemal ludzkich zdolnościach. I coś, co wciąż się ich uczy. To bioniczna dłoń i jej bliźniacza cyfrowa siostra, połączona z komputerowym mózgiem.

Chwytać, puszczać, trzymać, obracać, podrzucać, naciskać i pchać, pisać, pstrykać na palcach, sprawiać przyjemność i ból – ludzka ręka to narzędzie, które nie ma sobie równych w naturalnym świecie. Z punktu widzenia mechaniki to urządzenie, którego umiejętności bardzo trudno było do tej pory podrobić. Protezy rąk są dalekie od doskonałości, a ramiona przemysłowe potrafią być precyzyjne wyłącznie w pracy, do której zostały zaprojektowane.

Jak główkuje ręka

Niedawno firma Festo AG pokazała coś więcej. Od menażerii wykorzystującej sztuczną inteligencję i zdobycze robotyki niemiecka firma przeszła do ich zastosowań bardziej przydatnych człowiekowi. Pneumatyczna, bioniczna dłoń Festo zdobywa dziś niemal ludzką sprawność.

– Za pomocą sztucznej inteligencji nasza ręka uczy się obecnie obracać dwunastościan. W przyszłości BionicSoftHand może być stosowana wszędzie tam, gdzie ludzie potrzebują bezpiecznego wsparcia mechanicznego, na przykład w produkcji przemysłowej. Wykorzystanie w prywatnych gospodarstwach domowych i placówkach oświatowych byłoby teoretycznie możliwe, ale na razie o tym nie myślimy. W tym momencie nie przewidujemy też stosowania ręki jako protezy medycznej. Na razie ją edukujemy – informuje portal sztucznainteligencja.org.pl Annette Ostertag z Festo AG.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=5e0F14IRxVc

Bioniczna ręka Festo uczy się coraz szybciej. Robi to metodą prób i błędów, obserwując trzymany przez sztuczną dłoń przedmiot specjalistyczną kamerą. Nauka strategii ruchowej odbywa się w środowisku wirtualnym z pomocą cyfrowej bliźniaczki wyświetlanej na monitorze, która jest tworzona z danych poprzez komputerowe widzenie i algorytmy sztucznej inteligencji. Platformę do wzmocnionego uczenia maszynowego dla ręki przygotowali Szwajcarzy z firmy NNAISENSE.

„Zamiast naśladować konkretne działanie, dłoń ma tylko cel. Na podstawie pozytywnych i negatywnych informacji zwrotnych ręka stopniowo optymalizuje swoje działania, aż w końcu rozwiązuje zadanie pomyślnie” – opisują twórcy BionicSoftHand.

Ręka działa pneumatycznie. Pokryta jest skórą z sylikonu i opatentowanej holenderskiej trójwymiarowej tkaniny Dyneema. Palce mają po 98 milimetrów długości (mały – 78 milimetrów). BionicSoftHand może utrzymać przedmiot ważący do 4 kilogramów. Ma jeden czujnik na końcu dłoni, 10 wewnętrznych sensorów w palcach oraz 15 czujników dotykowych. Kontroluje swoje ruchy poprzez pneumatyczne struktury miechowe. Gdy komory są wypełnione powietrzem, palce chwytaka zginają się. Jeśli komory powietrzne są puste, palce chwytaka pozostają rozciągnięte. Kciuk i palec wskazujący są dodatkowo wyposażone w moduł obrotowy, który umożliwia przesuwanie ich w bok.

Kiedy robot zagrał w golfa

Unimate – mało kto już dziś pamięta prezentację pierwszego na świecie robotycznego ramienia. Wynalazek z początku nie wzbudził większego zainteresowania. Wymyślony w 1954 roku, dopiero pięć lat później trafił do General Motors w amerykańskim New Jersey, a zakład w ciągu kilku lat stał się najbardziej zautomatyzowanym przedsiębiorstwem na świecie.

Zanim jednak uruchomiono produkcję opatentowanego systemu, mozolnie szukano zainteresowania i funduszy w ponad 60 firmach. W 1963 roku Unimate zaproszono do jednego z popularnych programów telewizyjnych. Ramię wycelowało piłką golfową w dołek, nalało piwo do kufla i dyrygowało orkiestrą w studiu. Wszystkie zadania wykonało z niezwykłą jak na tamte czasy precyzją, zachwycając publiczność telewizji NBC.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=xyj6N-i6asQ&feature=youtu.be&t=342

Unimate rozpoczął rewolucję w zakładach przemysłowych, zastępując ludzi w uciążliwych i szkodliwych zajęciach. Ta rewolucja trwa i przyspiesza, posiłkując się SI.

Zabawa z bioniką

Festo AG z rodzinnej firmy wyrosło na globalnego gracza w automatyzacji i robotyzacji przemysłu. Firma z siedzibą w Esslingen am Neckar i 250 oddziałami na całym świecie dostarcza technologię dla 300 tysięcy klientów z branży automatyki przemysłowej. Jej produkty i usługi są dostępne w 176 krajach.

Zatrudnia ponad 20 tysięcy pracowników. W 2017 r. Festo osiągnęło obroty w wysokości około 3,1 miliarda euro. Każdego roku około 8 procent tego obrotu jest inwestowane w badania i rozwój. Koncern utworzył Bionic Learning Network, sieć badawczą łączącą firmę ze znanymi uniwersytetami, instytutami, firmami rozwojowymi i prywatnymi wynalazcami.

Zamiast naśladować konkretne działanie, dłoń ma tylko cel. Na podstawie pozytywnych i negatywnych informacji zwrotnych ręka stopniowo optymalizuje swoje działania, aż w końcu rozwiązuje zadanie pomyślnie

– To fascynujące, ilu rzeczy możemy nauczyć się od natury – mówi dr Elias Maria Knuben, szef działu badań i innowacji Festo AG. – Zawsze warto przyjrzeć się bliżej i dać się zainspirować do nowych rozwiązań.

Konikiem inżynierów są roboty, głównie bioniczne. Zanim powstał ostatni hit Festo, ucząca się pneumatyczna ręka, firma pokazała m.in. bioniczne ramię BionicSoftArm, egzoszkielet dłoni BionicCobot, chwytaki wyposażone w przyssawki podobne do odnóży ośmiornicy oraz inne, o umiejętnościach przypominających chwytny język kameleona.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=JbGhtpSfPmU

2025: połowa roboty dla maszyn

Festo AG twierdzi, że kompilacja kilku rozwiązań pozwoli stworzyć ramię dla „fabryk jutra”.

– Pneumatyczna kinematyka oraz zastosowanie elastycznych materiałów i lekkich komponentów odróżniają BionicSoftHand od innych robotów przemysłowych i umożliwiają niedrogą produkcję. Dzięki modułowej budowie możliwe są również warianty chwytaków z trzema lub czterema palcami. W połączeniu z lekkimi robotami pneumatycznymi, takimi jak BionicCobot lub BionicSoftArm, możliwa jest bezpośrednia i niezawodna współpraca człowieka z robotem – wyjaśnia nam Annette Ostertag.

– Ponieważ elastyczna ręka robota może chwytać i mocno, i delikatnie, jego użycie jako pomocnej trzeciej ręki w montażu jest tak samo wyobrażalne, jak zastosowanie w robotyce serwisowej. Może odciążyć ludzi w wykonywaniu monotonnych lub nawet niebezpiecznych ruchów.

Czy to odpowiedź na obawy przed wypieraniem ludzi przez roboty? Najnowsze badania naukowców ze Światowego Forum Ekonomicznego dowodzą, że do 2025 roku ponad połowę wszystkich bieżących zadań w miejscu pracy będą wykonywały maszyny. Dziś to ok. 29 proc.

Nowe rozwiązania i roboty, wśród nich rękę wyposażoną w sztuczną inteligencją, koncern prezentuje na odbywających się właśnie Międzynarodowych Targach Przemysłowych w Hannoverze.

Niczym magiczna piłka

O precyzji i delikatności chwytu myślą też naukowcy z amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology. Właśnie zaprezentowali światu swoją mechaniczną rękę. Na razie prototyp wygląda niepozornie. Ale pozory mylą.

– Nie musi znać kształtu przedmiotu, który chwyta i puszcza. To jej kluczowa zaleta – mówi nam prof. Daniela Rus, dyrektor Laboratorium Informatyki i Sztucznej Inteligencji (CSAIL) MIT w Cambridge.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=byqGFH6AZuk

Chwytak powstał przy współpracy naukowców z MIT i Uniwersytetu Harvarda. Jest zarówno delikatny, jak i mocny. Urządzenie w kształcie stożka, wydrążone i zasilane próżniowo, zostało zainspirowane „magiczną kulą origami” wymyśloną przez Jurija Shumakova. Może otoczyć cały obiekt i go podnieść.

Chwytak składa się ze struktury szkieletowej opartej na origami, hermetycznej skóry otaczającej strukturę oraz łącznika. Szkielet magicznej kuli jest pokryty albo gumowym balonem, albo cienką tkaniną.

Technologia pozwala złapać chwytakiem przedmioty o różnych kształtach. Twórcy nazwali go Magic Ball. W przyszłości zespół ma nadzieję rozwiązać problem kąta chwytu i orientacji, dodając wizję komputerową, która pozwoliłaby chwytakowi „zobaczyć” i umożliwić uchwycenie określonych części obiektów.

Rozwiązanie zostanie przedstawione w maju w Kanadzie. W Montrealu odbywać się będzie Międzynarodowa Konferencja Robotyki i Automatyzacji (ICRA). To sztandarowa konferencja IEEE Robotics & Automation Society.

• CSAIL
• Festo
• MIT
• Niemcy
• NNAISENSE
• robotyka