Festo презентує нові проекти в галузі Біоніки

Біонічна Освітня Мережа (Bionic Learning Network), яку німецька компанія Festo спільно з провідними університетами та компаніями-розробниками заснувала в 2006 році, в черговий раз надала новий імпульс технологій автоматизації, представивши всьому світу останні проекти на виставці Hannover Messe 2014. На прикладі біонічних розробок - "BionicKangaroo" "DualWingGenerator", "MultiChoiceGripper" і "eMotionSpheres" Festo наочно демонструє, як принципи, що діють у природі, надихають на унікальні технічні рішення на благо майбутнього в області автоматизації.

В ході реалізації амбітних проектів активно велися науково-дослідні роботи в таких напрямках, як рекуперація енергії, самоорганізація, адаптивні системи, нові концепції приводів і системи позиціонування. В цьому відношенні, розробники зосередилися на підході, в основі якого лежать технології систем із мережною структурою і взаємодія людини і машини.

BionicKangaroo - робот-кенгуру з енергоефективної кінематикою стрибка

Команді розробників Біонічної Освітньої Мережі Festo знадобилося два роки для максимально наближеного відтворення особливостей пересування кенгуру. Робот BionicKangaroo тепер виконує те, що властиво його живого прототипу, а саме рекуперирует і зберігає енергію, а після відновлює її при наступному стрибку. Для здійснення стрибка в живій природі дуже важливу функцію виконує Ахіллове сухожилля. У биотехническом прототипі функція сухожилля здійснюється з допомогою зробленої з еластичної гуми зв'язки, яка кріпиться до задньої частини ноги паралельно пневмоциліндру, розміщеному на колінному суглобі. Штучне сухожилля пом'якшує стрибок, одночасно поглинають кінетичну енергію і витрачаючи її при наступному стрибку.

Точна система автоматичного управління і регулювання забезпечує необхідну стабільність при виконанні стрибка та приземлення, а завдяки пневматики кенгуру досягає високої динаміки стрибка. Крім цього, у вузлах, для яких необхідна висока точність позиціонування, використовуються електромотори: наприклад, для контролю руху хвоста і стегон. Таким чином, Festo на прикладі робота-кенгуру показує, як пневматика і електромеханіка можуть поєднуватися завдяки системам управління нового покоління, розроблених Festo для створення високодинамічній системи.

Експерти Festo також не обійшли увагою такий важливий аспект, як мобільний енергозбереження. З цією метою були розроблені дві концепції - з вбудованим компресором і мобільним энергоаккумулятором високого тиску. Опорно-руховий апарат виконаний за допомогою технології лазерного спікання, і додатково армований вуглецем. В результаті механічне тварина висотою приблизно в 1 метр важить всього 7 кілограм, і володіє приголомшливою можливістю здійснювати стрибок на дистанцію 80 сантиметрів. В довершення всього, що це біоробот дуже простий в управлінні - за допомогою жестів.

«Повна покора - досконала форма» - нове досягнення в галузі біоніки демонструє силу людської винахідливості і плідність колективної роботи.

eMotionSpheres - автономні системи, що виключають зіткнення

Вісім білих сфер рухаються у повітрі за індивідуальними траєкторіями, поки довільні рухи не призведуть до побудови куль в організований лад. Раптом одна з сфер відділяється, в той час як інші йдуть за нею, нагадуючи перлини бус. Бездоганно пряма лінія стає синусоїда кривий, утворюючи далі ідеальний коло. На прикладі повітряних маневрів Festo представляє ідею, як завдяки інтелектуальному об'єднання в мережу можна координувати кілька об'єктів в 3-х мірному просторі, уникаючи при цьому зіткнень. Десять камер, встановлених в приміщенні, фіксують позицію куль допомогою активних інфрачервоних маркерів і передають інформацію про місцезнаходження в центральний комп'ютер, при цьому кулі виконують прораховані комп'ютером операції децентрализировано.

Принцип дії eMotionSpheres - 8 куль діаметром 95 см, заповнених гелієм, - був запозичений у робота-бабки BionicOpter (2013), зокрема технологія адаптивних пропелерів. Інженери-конструктори вдруге втілили принцип роботи крил метелика, перенісши унікальний приводний механізм в конструкцію сферичних кульок: адаптивна приводна техніка однаково ефективно передає імпульс як при польоті вперед, так і в зворотному напрямку. Примітно, що сфери заряджаються на станціях самостійно. Вони можуть парити в повітрі кілька днів поспіль без найменшого втручання людини.

Як і будь-яка наукова розробка, біонічні творіння пройдуть шлях від базової ідеї до дивного механізму, аж до відчутного результату у виробництві. У технології eMotionSpheres закладений потенціал для застосування на фабриках майбутнього, а саме безпечне взаємодія людини і машини. Автономне і адаптивне поведінка технічних систем також дозволяє контролювати втручання людини в будь-який час, тим самим відкриваючи нові перспективи роботи в майбутньому. Наприклад, в логістиці система може бути використана для моніторингу функцій невеликих роботів і транспортних засобів. Потенційно вона також застосовується як система навігації для відвідувачів виставок, музеїв або великих заходів.

DualWingGenerator - генерація енергії за принципом помаху крил

Дана розробка - видатна технологічна платформа, що поєднує в собі дві пари горизонтально розташованих крил. Саме вони є джерелом електроенергії, замінивши звичні лопаті несучого гвинта. Головний принцип механізму - протилежний помахом крил. Птах, здійснюючи природні для живої природи руху, змахами крил виробляє достатньо енергії для польоту, тоді як установка DualWingGenerator, навпаки, отримує кінетичну енергію потоків повітря. Лінійні руху механічних крил конвертуються у обертальні, а електромотор перетворює отриману енергію в струм. При цьому, пристрій наділений автономністю - можливістю самостійно адаптуватися до різних характеристик вітру. Ефективністю воно не поступається невеликим вітровим електростанціям, демонструючи неймовірні характеристики навіть при малій швидкості вітру: діапазоні 4-8 м/с установка має високий ККД порівняно з невеликими вітрогенераторами.

MultiChoiceGripper - варіації захоплення, властивого людині

MultiChoiceGripper пропонує унікальну комбінацію різних типів захоплень з гнучкими адаптивними пальцями. Таким чином, механічні пальці виконують захоплення як паралельно, за принципом протистоїть великого пальця людини, так і центрически, не вимагаючи додаткових налаштувань. Це стало можливо завдяки двом обертовим слотів пальців на корпусі захоплення, які можуть бути розташовані або навколо центральної точки, або навпаки третього пальця. На таке технічне рішення розробників наштовхнула сама буденна річ: людська рука, особливо великий палець з можливістю обертатися на 130 градусів по відношенню до інших пальцях. Залежно від вимог, поряд з адаптивними пальцями можна встановити кілька додаткових пальців: від двох до шести. Таким чином, нова конструкція здатна виконувати захоплення не тільки в різних напрямках, але і захоплювати абсолютно різні форми.

Вперше адаптивний захоплення з Fin Ray ефектом був винайдений Festo в 2009 році, з тих пір ця технологія тільки вдосконалюється. Приміром, захоплення покоління 2014 зроблений з поліуретану, сумісним з харчовими продуктами.