NUS-ingenieurs Ontwikkelen Hybride Robot met Zachte Greep voor Diverse Industriële Toepassingen

Geïnspireerd op de natuurlijke gewendheid van de menselijke hand, heeft een team ingenieurs van de National University of Singapore (NUS) een herconfigureerbaar hybride robotica-systeem gecreëerd dat in staat is een verscheidenheid aan objecten te grijpen: van klein, zacht en kwetsbaar tot groot, zwaar en onhandig. Deze technologie wordt verwacht een bereik van industrieën te beïnvloeden, waaronder voedselmontage, verticale landbouw en verpakking van snelle consumptiegoederen, die in de komende jaren hun operaties progressief zullen automatiseren.

Hybride robotgreepers met 3D-geprinte vingers

Onder leiding van Associate Professor Raye Yeow van de afdeling Biomedische Techniek en het NUS Advanced Robotics Center, gebruiken de hybride robotgreepers zachte, flexibele 3D-geprinte vingers met een herconfigureerbare greperbasis.

"De vorm, textuur, gewicht en grootte van een object beïnvloeden hoe we kiezen om ze te grijpen. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom veel industrieën nog steeds zwaar vertrouwen op menselijke arbeid voor het verpakken en hanteren van kwetsbare items,"

aldus Yeow. "Onze hybride robotgreeptechnologie revolutioneert traditionele pick-and-place taken door geavanceerde mogelijkheden te bieden die robots in staat stellen veilig te interacteren met kwetsbare items van verschillende vormen, maten en stijfheid, net als de menselijke hand."

Mensenlijke grijpvaardigheden nabootsen

Grijpen is een van de meest voorkomende en natuurlijke taken die mensen uitvoeren, maar voor robots is het niet zo intuïtief. Om menselijke grijpvaardigheden na te bootsen, hebben robots computer vision en deep learning nodig om het type objecten voor hen te detecteren alsook hun orientatie. De greper kan dan automatisch beslissen hoe objecten het beste opgepakt en geplaatst worden om de noodzaak van intensieve menselijke interventie te minimaliseren.

Met als doel het ontwikkelen van robotgreepers die zo gewend zijn als menselijke handen, bedacht het team hybride robotgreepers, bestaande uit drie of vier zachte vingers, die op verzoek kunnen herconfigureren. De vingers zijn luchtgedreven en uitgerust met een innovatief vergrendelingsmechanisme voor instelbare stijfheid. Ze hebben drie typen hybride robotgreepersystemen ontwikkeld — bijna als drie verschillende handen die in verschillende contexten nuttig zijn.

GourmetGrip: voor delicatesse en voedsel

De eerste is GourmetGrip, geschikt voor de meest gedetailleerde taken zoals het hanteren van kwetsbare hapjes of voedsel dat gemakkelijk beschadigt raakt zoals tofu, en het in verpakkingsdozen plaatsen. Deze zachte-hand-modus is herconfigureerbaar zodat het verschillende greepposities en een verscheidenheid aan ruimtebeperkingen kan accommoderen. Gemonteerd op een industriële robotarm kan GourmetGrip pick-and-place van voedselitems bereiken met een snelheid vergelijkbaar met die van een mens, en deze taken op een consistent tempo rond de klok uitvoeren.

In vergelijking met andere commercieel beschikbare grepers levert het GourmetGrip-systeem ongeveer 23 procent verbetering in grijpefficiëntie, met de mogelijkheid items sneller en nauwkeuriger vast te houden. Tot nu toe kan het GourmetGrip-systeem effectief meer dan 50 verschillende voedselitems oppakken zoals pudding, gesneden taart, groenten en fruit.

UnisoGrip: universele zachte greper

De tweede type greper heet UnisoGrip, of Universele Zachte Greper, wat de meer breed toepasbare oplossing van het team is. Het is ontworpen voor het hanteren van verpakte goederen op een assemblageband wanneer ze meestal in de eindfase zijn van het in dozen plaatsen voor verzending en transport.

Het is in staat de greepbereik aanzienlijk uit te breiden, en heeft zachte roteerbare grepervingers voor delicaat grijpen, evenals een vacuümsuiker die het in staat stelt onhandig gepositioneerde objecten zoals de hoek van een bak te manoeuvreren.

In tegenstelling tot GourmetGrip, dat een greepbereik heeft vergelijkbaar met een menselijke hand, is de UnisoGrip aanzienlijk groter en kan items hanteren die tot 30 centimeter breed zijn en tot drie kilogram wegen, wat het veelzijdiger maakt in het hanteren van een grote verscheidenheid aan consumptiegoederen. Het heeft ook een 20 procent hogere grijpefficiëntie dan andere commercieel beschikbare grepers. Tot nu toe kan het UnisoGrip-systeem meer dan 30 verschillende typen consumptiegoederen oppakken zoals geflesste drankjes, koffiepoedervepakkingen, bijvulwasmiddelverpakkingen, en meer.

Volledig aanpasbare derde generatie

De derde type greper is een volledig aanpasbare versie, gebaseerd op de GourmetGrip/UnisoGrip platforms, om aan te passen aan specifieke klantbehoeftes en ruimtebeperkingen. Deze benadering biedt een grote verscheidenheid aan grijpopties die objecten van verschillende vormen, maten en verpakkingsmaterialen kunnen hanteren.

Commercialisatie via start-up RO+

Het start-up bedrijf RO+ van het NUS-team biedt commerciële partners verschillende opties voor het implementeren van de robotgreepersystemen — ze kunnen gebundeld worden met een robotarm of apart gekocht worden, aangezien de grepers gemakkelijk op commerciële robotarmen gemonteerd kunnen worden voor bedrijven die al de hunne hebben. RO+ plannet ook een 4-in-1 oplossing aan te bieden, wat de greper, robotarm, computer vision module, en transportbandsysteem omvat. Het team is ook bezig met het verbeteren van de intelligentie van de grepers door machine learning, waarbij het systeem getraind kan worden via een online bibliotheek om continu te leren en het grijpen van nieuwe items te optimaliseren.