工業(yè)日新月異，要求人、機器和數(shù)據(jù)之間建立一種新的交互方式。未來，操作員和機器人可更緊密地進行合作。所以，F(xiàn)esto一直在大力研發(fā)可以將人們從單調(diào)或危險工作中解放出來同時又不會造成任何危害的系統(tǒng)。這里，人工智能發(fā)揮了核心作用。仿生移動機器人BionicMobileAssistant 是一種機器人系統(tǒng)的原型機，可在三維空間內(nèi)獨立移動，識別物體、自適應(yīng)抓取，并與人類進行合作。

整套系統(tǒng)是與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院共同開發(fā)的，其采用了模塊化的設(shè)計，包括了三個子系統(tǒng)：一個移動機器人、一個電動機械臂和BionicSoftHand 2.0。Festo首次在2019年展示了氣動抓手，其基于人類的手掌。

BionicSoftHand 2.0: 基于人類手掌

人類的手掌具有獨特的力、靈敏度和精細(xì)機動技巧，是自然界的真實的奇跡。為了能讓BionicSoftHand 2.0 真實復(fù)現(xiàn)人類手掌的精巧運動，在最為緊湊的空間內(nèi)集成了微型閥技術(shù)、傳感器、電子元件和機械元件。手指和對立的大拇指由彈性波紋管結(jié)構(gòu)組成，其中含有氣腔，表面附有一層結(jié)實且可屈服的織物。這讓氣動抓手實現(xiàn)了輕量化、自適應(yīng)、敏感性，同時又能強有力。氣動手指用直接安裝在手掌上的壓電閥閥島來驅(qū)動。 

優(yōu)化行動半徑，進一步開發(fā)BionicSoftHand 

為將第一版BionicSoftHand拇指和食指靈巧動作大大擴展，開發(fā)人員大大增加了兩個手指的擺動范圍。最終，這兩個手指現(xiàn)在能很好地一起工作，用高精度來抓取。得益于3D打印的兩個自由度的手腕，這個手掌可來回移動，也可左右移動。這意味著就可用小半徑來抓取。 

帶敏感手指的抓手

為提高手指的穩(wěn)定性，氣腔中現(xiàn)在加入了兩個結(jié)構(gòu)件，作用類似于骨骼。對于每個手指，兩段式可彎曲傳感器確定指尖的位置。該手掌所帶的手套，在指尖、掌內(nèi)及外層帶有觸覺力傳感器。這讓它能感測待抓取物體的本質(zhì)，根據(jù)特定物體來調(diào)整抓取力– 與人類手掌無異。 

用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測物體

除了觸覺傳感器外，該手掌在手腕內(nèi)部還有一個深度相機，可視覺檢測物體。用這個相機，機器人手掌可檢測和抓取多種物體，即使這些物體有部分被覆蓋。一旦手掌被正確訓(xùn)練后，就可用采集的數(shù)據(jù)來評估物體，例如區(qū)分物體的好壞。信息由事先用數(shù)據(jù)增強技術(shù)訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理。

移動機器人應(yīng)用，帶電動機器人手臂

BionicSoftHand 2.0 與一個球輪平衡機器人和以一個輕量化的電動機器人手臂（DynaArm）組合在一起。DynaArm 采用輕量化的結(jié)構(gòu)，集成的驅(qū)動模塊只有一公斤，能執(zhí)行快速動態(tài)的動作。 

移動使用和獨立的能源 

對于球輪平衡機器人，開發(fā)人員選擇了成熟的驅(qū)動技術(shù)：在球輪上保持平衡的機器人。這意味著，BionicMobileAssistant 可在各方向上自由移動。所有系統(tǒng)的能源已板載：主體內(nèi)安裝了用于手臂和機器人的電池；氣動抓手的壓縮空氣儲存筒位于上臂。該機器人不僅可移動，而且自主工作。存儲在主機上的算法控制系統(tǒng)的自主運動。機器人用兩臺相機可獨立實現(xiàn)在三維空間內(nèi)方向定位。 

多種應(yīng)用選項

該系統(tǒng)可完美用作人們的直接助手，如作為服務(wù)機器人、作為裝配工作中的助手或輔助工人完成繁重或單調(diào)的工作。

也可用在由于危險或進出不變而人類不能工作的環(huán)境中。這可能會包括維護或維修工作、數(shù)據(jù)測量或視覺檢測。也可以想象，在傳染風(fēng)險很高的區(qū)域或者因傳染風(fēng)險而人類不能進入的區(qū)域，該機器人也能用于執(zhí)行最簡單的工作。例如，未來可能的應(yīng)用場景是，餐館里機器人將飲料和食物送到顧客的桌上或給醫(yī)院病人或養(yǎng)老院中需要護理的老年人送藥。

與人類攜手合作

得益于模塊化的設(shè)計，BionicSoftHand 2.0 還可被快速安裝在其它機器人手臂上，易于調(diào)試。結(jié)合BionicCobot 或 BionicSoftArm（同樣來自Festo的仿生項目），可組成一個完整的氣動機器人系統(tǒng)，其固有的靈活性和遵循性，可很好地與人類進行合作。

說明:球輪平衡機器人，意味著 BionicMobileAssistant 可朝各方向自由移動。

說明:信息由事先用數(shù)據(jù)增強技術(shù)訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理。

說明:SoftHand 2.0能感測待抓取物體的本質(zhì)，根據(jù)特定物體來調(diào)整抓取力– 與人類手掌無異。

說明:用這個相機，機器人手掌可檢測和抓取多種物體，即使這些物體有部分被覆蓋，如被樹葉遮擋的蘋果。

說明:手腕內(nèi)部有一個深度相機，可視覺檢測物體。