德國(guó)自動(dòng)化巨頭Festo打造出了面向未來(lái)的結(jié)合人工智能的人機(jī)協(xié)作工作站BionicWorkplace，給個(gè)性化小批量生產(chǎn)提供了一種新型解決方案！


德國(guó)Festo（費(fèi)斯托）公司是一家極具創(chuàng)新和創(chuàng)造力的自動(dòng)化家族企業(yè)，在氣動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。往期我們介紹過(guò)多次，對(duì)企業(yè)情況我們不做過(guò)多陳述。


Festo的主要業(yè)務(wù)在自動(dòng)化和教學(xué)領(lǐng)域：


 自動(dòng)化 (Automation) 
為所有需求制定解決方案：費(fèi)斯托提供氣動(dòng)和電氣控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)——無(wú)論是在工廠或是在流程自動(dòng)化領(lǐng)域。


 教學(xué)(Didactic) 
費(fèi)斯托教學(xué)培訓(xùn)體系在全球工業(yè)教育領(lǐng)域處于市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位——不論是在為技術(shù)教育機(jī)構(gòu)提供設(shè)施還是在為制造性企業(yè)提供培訓(xùn)與咨詢方面。


然而似乎真正讓Festo聲名大噪的恐怕是其在仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò) (Bionic Learning Network)上取得的研究成果。


01


Festo仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)


費(fèi)斯托公司每年將營(yíng)業(yè)額的8%投入在研發(fā)當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)可以為客戶創(chuàng)造明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新解決方案。成果也是顯而易見(jiàn)的：每年100項(xiàng)可申請(qǐng)專利的產(chǎn)品創(chuàng)新，全球超過(guò)2,600項(xiàng)專利以及2010年德國(guó)未來(lái)獎(jiǎng)。


其中仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，靈感源于大自然，致力于為技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用提供源于自然法則的新動(dòng)力！

比如這條配備

鰭條驅(qū)動(dòng)器的魚(yú)

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在空中肆意飛翔的銀鷗

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可實(shí)現(xiàn)能量回收、存儲(chǔ)的袋鼠

 BionicKangaroo 

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高度集成的輕量化的飛行蜻蜓

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從象鼻和章魚(yú)觸須中

獲得靈感而來(lái)的BionicMotionRobot

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還有模仿人類手臂解剖結(jié)構(gòu)的

 BionicCobot 

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還有很多很多.....


在工廠日常活動(dòng)中，自動(dòng)化技術(shù)承擔(dān)重任，例如物料的抓取、運(yùn)動(dòng)和定位以及控制和調(diào)節(jié)工藝過(guò)程。自然界理所當(dāng)然、簡(jiǎn)單和節(jié)能地完成所有這些任務(wù)。什么還能比觀察自然現(xiàn)象和從中學(xué)習(xí)更方便呢？


因此，費(fèi)斯托與著名高校和研究所、開(kāi)發(fā)公司和私人發(fā)明人建立了一個(gè)聯(lián)合體：仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。


02、仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的較新實(shí)踐BionicWorkplace


BionicWorkplace是運(yùn)用了AI技術(shù)的人機(jī)協(xié)同工作站。除批量生產(chǎn)外，產(chǎn)品的個(gè)性化定制是大勢(shì)所趨，也是工業(yè)4.0的典型特征之一。


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觀看Festo打造的極具前瞻性工作環(huán)境


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在BionicWorkplace中，所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，配備了AI和機(jī)器人以及一系列*技術(shù)裝置，可與操作員一起完成個(gè)性化小批量生產(chǎn)工作。


01、核心組成之BionicCobot


這個(gè)我們?cè)谏衔牡膭?dòng)圖中簡(jiǎn)介過(guò)，這里需要著重介紹，因?yàn)樗钦麄€(gè)工作站的核心成員。它是通過(guò)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的輕型機(jī)器人手臂，可以像人類手臂一樣既靈活又靈敏地移動(dòng)。無(wú)論是大力抓取或小心提升、猛力按壓，或輕柔敲擊等，都不在話下，它是一臺(tái)七軸機(jī)器人手臂，與我們現(xiàn)在談到的協(xié)作機(jī)器人概念較為類似。


通過(guò)專門(mén)開(kāi)發(fā)的圖形用戶界面，BionicCobot的操作尤為直觀。借助平板裝置，用戶能夠十分容易地教導(dǎo)并任意排序所需執(zhí)行的動(dòng)作。通過(guò)開(kāi)源平臺(tái)ROS（機(jī)器人操作系統(tǒng)），經(jīng)過(guò)編程的運(yùn)動(dòng)流程可傳輸至負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的FestoMotionTerminal(數(shù)字控制終端)。


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02、安全交互的自適應(yīng)系統(tǒng)


在BionicWorkplace中，仿生機(jī)器人手臂與眾多彼此連接互通的輔助系統(tǒng)以及外圍設(shè)備共同協(xié)作。同時(shí)，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)法使BionicWorkplace成為一個(gè)累積增大的自適應(yīng)系統(tǒng)，能持續(xù)對(duì)自身進(jìn)行優(yōu)化。


整個(gè)工作場(chǎng)所的設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)，甚至照明都根據(jù)工作人員的需要進(jìn)行了個(gè)性化調(diào)整。機(jī)器操作員的視野正中間是一張巨大的投影屏。它為操作員提供所有重要信息，還可通過(guò)調(diào)整顯示內(nèi)容對(duì)各項(xiàng)要求作出動(dòng)態(tài)響應(yīng)。


投影屏四周安裝了不同的傳感器與攝像系統(tǒng)，可持續(xù)穩(wěn)定地檢測(cè)操作員、零部件、以及工具的位置。因此，操作員可直接與BionicCobot合作，并可通過(guò)移動(dòng)、觸摸、或語(yǔ)音命令對(duì)其進(jìn)行控制。


03、可穿戴設(shè)備加持


通過(guò)操作員穿戴的特殊工作服，系統(tǒng)能夠識(shí)別他本人以及他的動(dòng)作。這些所謂的可穿戴設(shè)備由一件裝有慣性傳感器的長(zhǎng)袖上衣與一雙內(nèi)置紅外線標(biāo)記的工作手套組成。


借助傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，BionicCobot能夠?qū)⑽锲肪_地傳遞給操作員，并在必要時(shí)精準(zhǔn)地避開(kāi)他——這對(duì)人機(jī)間的直接合作而言是一個(gè)至關(guān)重要的前提。


04、機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化工作進(jìn)程


智能化軟件可同時(shí)處理所有攝像機(jī)圖像、位置數(shù)據(jù)、以及各種外圍設(shè)備的輸入信號(hào)。從以上信息中，軟件能夠推算出較佳的程序運(yùn)行過(guò)程。隨后，系統(tǒng)會(huì)將任務(wù)妥善分配至機(jī)器人與其他工具，以便它們能以較佳方式協(xié)助操作員進(jìn)行工作。


每解決一項(xiàng)任務(wù)，系統(tǒng)都能學(xué)習(xí)吸收新的知識(shí)。由此便產(chǎn)生了一個(gè)可以不斷擴(kuò)充的所謂的語(yǔ)義地圖。沿著網(wǎng)絡(luò)路徑，存儲(chǔ)算法持續(xù)得出動(dòng)態(tài)結(jié)論。故而，設(shè)備從一種受操控的、經(jīng)過(guò)編程的、固定的運(yùn)行方式逐漸轉(zhuǎn)化為一種本質(zhì)而言更自由的工作模式。


05、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制


直觀操控理念中的另一個(gè)要素是遠(yuǎn)程控制。為此，一臺(tái)三維立體攝影機(jī)需要180度覆蓋把控整片工作區(qū)域。


與此同時(shí)，分散在各處的操作員除了身著衣物型可穿戴設(shè)備外，還佩戴著虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡。有了這幅眼鏡，操作員可實(shí)時(shí)調(diào)取并跟蹤攝影機(jī)捕捉的圖像。如此一來(lái)，即便操作員分散在各處、或與機(jī)器保持安全距離，他們也可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行操控。


06、全球共享知識(shí)模塊


通過(guò)自適應(yīng)的智能化工作場(chǎng)所，如BionicWorkplace，加上對(duì)多功能型工具的使用，未來(lái)的人機(jī)協(xié)作將會(huì)更加直觀、更易于操作、更高效。


已習(xí)得的知識(shí)模塊和新技能可被不受限制地廣泛分享，且在全球范圍內(nèi)均可使用。因此，未來(lái)有可能將工作場(chǎng)所建造成一種全球范圍內(nèi)互聯(lián)互通的復(fù)合體，并依照當(dāng)?shù)貍€(gè)性化的任務(wù)與客戶需求分別作出適應(yīng)性調(diào)整。


在未來(lái)前景中，BionicWorkplace將整合機(jī)器人制造技術(shù)的所有基本要素，讓其變得更為強(qiáng)大！