Ingenieurs brengen een zachte touch aan commerciële robotica

Geïnspireerd door de natuurlijke behendigheid van de menselijke hand heeft een team van ingenieurs van de National University of Singapore (NUS) een herconfigureerbaar hybride robotsysteem ontwikkeld dat in staat is om een ​​verscheidenheid aan objecten vast te pakken:van klein, zacht en delicaat tot groot, zwaar en omvangrijk. Deze technologie zal naar verwachting een groot aantal industrieën beïnvloeden, waaronder voedselassemblage, verticale landbouw en snel bewegende consumentengoederenverpakkingen, die de komende jaren steeds meer van hun activiteiten zullen automatiseren.

Onder leiding van universitair hoofddocent Raye Yeow van de afdeling Biomedische Technologie en het NUS Advanced Robotics Center, gebruiken de hybride robotgrijpers zachte, flexibele 3D-geprinte vingers met een herconfigureerbare grijperbasis.

"De vorm, textuur, het gewicht en de grootte van een object beïnvloeden hoe we ervoor kiezen om het vast te pakken. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom veel industrieën nog steeds sterk afhankelijk zijn van menselijke arbeid voor het verpakken en verwerken van delicate artikelen”, aldus Yeow. "Onze hybride robotgrijpertechnologie zorgt voor een revolutie in traditionele pick-and-place-taken door geavanceerde mogelijkheden te bieden waarmee robots veilig kunnen communiceren met delicate items van verschillende vormen, maten en stijfheid, net als de menselijke hand."

Grijpen is een van de meest voorkomende en natuurlijke taken die mensen uitvoeren, maar voor robots is het niet zo intuïtief. Om mensachtige grijpvaardigheden te bereiken, hebben robots computervisie en diepgaand leren nodig om het type objecten voor hen te detecteren, evenals hun oriëntatie. De grijper kan dan automatisch beslissen hoe objecten het beste kunnen worden gekozen en geplaatst om de noodzaak van intensieve menselijke tussenkomst te minimaliseren.

Met als doel robotgrijpers te ontwikkelen die zo handig zijn als mensenhanden, bedacht het team hybride robotgrijpers, bestaande uit drie of vier zachte vingers, die op verzoek opnieuw kunnen worden geconfigureerd. De vingers zijn luchtgedreven en uitgerust met een nieuw vergrendelingsmechanisme voor instelbare stijfheid. Ze hebben drie soorten hybride robotgrijpersystemen ontwikkeld - bijna als drie verschillende handen die nuttig zijn in verschillende contexten.

De eerste is GourmetGrip, die geschikt is voor de meest gedetailleerde taken, zoals het hanteren van delicate hapklare snacks of voedsel dat gemakkelijk kan worden beschadigd, zoals tofu, en ze verpakt in afhaaldozen. Deze soft-handed-modus is herconfigureerbaar, zodat hij geschikt is voor verschillende greephoudingen en voor een verscheidenheid aan ruimtebeperkingen. Wanneer GourmetGrip op een industriële robotarm is gemonteerd, kan voedselproducten worden opgepikt en geplaatst met een snelheid die vergelijkbaar is met die van een mens, en het kan deze taken de klok rond in een constant tempo uitvoeren.

Wanneer het wordt vergeleken met andere in de handel verkrijgbare grijpers, is het GourmetGrip-systeem in staat om ongeveer 23 procent verbetering van de grijpefficiëntie te leveren, met de mogelijkheid om items sneller en nauwkeuriger vast te houden. Tot op heden kan het GourmetGrip-systeem effectief meer dan 50 verschillende etenswaren opnemen, zoals pudding, gesneden cake, groenten en fruit.

Het tweede type grijper staat bekend als UnisoGrip, of Universal Soft Gripper, de breder toepasbare oplossing van het team. Het is ontworpen voor het verwerken van verpakte goederen langs een assemblagelijn wanneer ze zich meestal in de laatste fase bevinden om in dozen te worden geplaatst voor verzending en transport.

Hij is in staat om zijn greepbereik aanzienlijk uit te breiden en heeft zachte, draaibare grijpvingers voor delicate greep, evenals een vacuümzuignap waarmee hij meer onhandig geplaatste objecten, zoals de hoek van een draagtas, kan manoeuvreren.

In tegenstelling tot GourmetGrip, dat een greepbereik heeft dat vergelijkbaar is met dat van een menselijke hand, is de UnisoGrip aanzienlijk groter en kan hij items aan die tot 30 centimeter breed zijn en tot drie kilogram wegen, dus hij is veelzijdiger in het hanteren van een grote verscheidenheid aan consumptiegoederen . Het heeft ook een 20 procent hogere grijpefficiëntie dan andere in de handel verkrijgbare grijpers. Tot op heden kan het UnisoGrip-systeem meer dan 30 verschillende soorten consumptiegoederen opnemen, zoals flessendrank, koffiepoederverpakkingen, navulbare wasmiddelverpakkingen en meer.

Het derde type grijper is een grijper die volledig aanpasbaar is, gebaseerd op de GourmetGrip/UnisoGrip-platforms, om zich aan te passen aan specifieke klantbehoeften en ruimtebeperkingen. Deze aanpak biedt een breed scala aan grijpopties die objecten van verschillende vormen, maten en verpakkingsmaterialen aankunnen.

Het start-upbedrijf RO+ van het NUS-team biedt commerciële partners verschillende opties voor het inzetten van de robotgrijpersystemen - ze kunnen worden gebundeld met een robotarm of afzonderlijk worden gekocht, aangezien de grijpers eenvoudig op commerciële robotarmen kunnen worden gemonteerd voor bedrijven die al hun eigen. RO+ is ook van plan om een ​​4-in-1-oplossing aan te bieden, die de grijper, robotarm, computer vision-module en transportsysteem omvat. Het team is ook bezig met het verbeteren van de intelligentie van de grijpers door middel van machine learning, waarbij het systeem kan worden getraind via een online bibliotheek om continu te leren en het grijpen van nieuwe items te optimaliseren.