A robotok tapintásra tesznek szert – Miért függ az ember-gép interakció jövője a kéztől?

A billió dolláros iparág kulcsa: Miért fontosabb a robotkéz, mint gondolnád?

A robotok gyakran ügyetlennek tűnnek, amint elhagyják a gyár steril csarnokait. Bár képesek nehéz terheket emelni és precízen hegeszteni, a legegyszerűbb emberi feladatban gyakran kudarcot vallanak: a gyengéd, de biztos megfogásban. Az emberi kéz, a csontok, izmok és idegek remekműve, eddig a legnagyobb akadályt jelentette az intelligens mindennapi asszisztenssé válás útján. Egy tojás megfogása anélkül, hogy összetörné, vagy egy üveg megfogása anélkül, hogy leejtené, szinte leküzdhetetlen kihívásnak bizonyult.

De ez a korszak a végéhez közeledik. A mesterséges intelligencia, a miniatürizált érzékelők és az új, puha anyagok gyors fejlődésének köszönhetően egy olyan áttörés küszöbén állunk, amely örökre megváltoztatja a robotikát: a robotok ügyességre tesznek szert. A tökéletes robotkézért folyó verseny teljes lendülettel zajlik, élén olyan technológiai óriásokkal, mint a Tesla az "Optimus" projektjével, valamint a világ minden táján működő szakosodott vállalatokkal. Ez sokkal több, mint egy technikai trükk – ez egy jövőbeli billió dolláros piacról szól.

Az idősek otthonában végzett segítségnyújtástól az otthoni segítségnyújtáson át a precíziós orvosi és repülőgépipari műveletekig – a lehetséges alkalmazások forradalmiak. Ez a cikk azt vizsgálja, hogy az „ujjbeggyel történő érzékenység” fejlődése miért határozza újra a robotikát, mely vállalatok adják meg az alaphangot, és milyen mélyreható társadalmi kérdésekkel kell foglalkoznunk most, mielőtt a holnap gépei szó szerint átveszik az irányítást a mindennapjaink felett.

Miért olyan fontosak a kezek

Évtizedek óta a tudósok és mérnökök arról álmodoznak, hogy valódi ügyességet adjanak a robotoknak. Míg az ipari gépek generációk óta megbízhatóan hegesztenek össze alkatrészeket, húznak csavarokat vagy mozgatnak áruraklapokat, még mindig hiányzik belőlük valami, amit az emberek magától értetődőnek vesznek: a saját kezük ügyessége.

Az alma összenyomódás nélküli megfogásának, az okostelefon zsebből való kihúzásának elejtés nélküli megfogásának, vagy a gombok rögzítésekor finoman mért nyomás alkalmazásának képessége izmok, idegimpulzusok, érzékelők és agyi kontroll együttműködését igényli. Egy ilyen precíziós rendszer szimulálása a robotika egyik legnagyobb kihívása volt a mai napig. De most jelentős előrelépés van a láthatáron – a mesterséges intelligencia, az anyagkutatás és az érzékelőtechnológia fejlődésének köszönhetően.

A jövőkép: A robotok, mint segítők a mindennapi életben

Eddig a legtöbb robot szűken meghatározott feladatokra specializálódott: ipari robotok csavaroznak, szorítanak vagy hegesztenek. Azonban a gondozási, háztartási vagy szállítási feladatokban sok modell kudarcot vallott a különböző alakú, kényes vagy nehezen megfogható tárgyak kezelésének alapvető képessége miatt.

A jövőkép azonban világos: egy napon a robotok nemcsak monoton és veszélyes feladatokat fognak elvégezni, hanem összetett mindennapi feladatokat is. Segíthetnek az embereknek a bevásárlásban, segíthetnek az időseknek az étkezés elkészítésében, vagy gondoskodhatnak a gyerekekről. Ahhoz, hogy ez valósággá váljon, elengedhetetlenek a finom kezek.

A Tesla „Optimus”-a és a robotkezek körüli vita

Ennek a versenynek egy kiemelkedő példája a Tesla humanoid robotja, az „Optimus”. Elon Musk többször is úgy jellemzi, mint a vállalata egyik legnagyobb jövőbeli értékforrását. Musk az Optimust nemcsak gyári asszisztensként, hanem olyan robotként is tekinti, amely középtávon szinte az összes, emberek által végzett feladatot átveheti.

A projekt egyik fő akadálya azonban a funkcionális és érzékeny kezek kifejlesztése. A kritikus érzékelőkön dolgozó Zhongjie Li mérnök kulcsszerepet játszott. Miután elhagyta a Teslát és megalapította saját startupját, a Tesla pert indított. A vádak szerint ellopta a robotkezek fejlesztéséhez elengedhetetlen, rendkívül érzékeny adatokat.

Ez a jogi vita világossá teszi: bárki, aki képes kifejleszteni a tökéletes robotkezet, egy több milliárd dolláros piac kulcsát birtokolhatja.

Miért olyan nehéz robotkezeket fejleszteni?

Az emberi kéz összetettsége lenyűgöző. Minden kéz 27 csontból, 39 izomból és rendkívül sűrű ideg- és tapintási receptorhálózatból áll. Nemcsak az erőt, hanem a finom mozgásokat is képes pontosan szabályozni.

A mérnökök előtt álló legnagyobb kihívások három területen rejlenek:

• Mechanika: Az ízületek mobilitásának és finomhangolásának szimulációja.
• Érzékelő technológia: Képes érzékelni a nyomást, a hőmérsékletet és a felületi textúrát.
• Irányítás: Egy mesterséges intelligencia, amely értelmezi a rögzített adatokat a megfelelő mozgás biztosítása érdekében.

Hosszú ideig a robotkezek mechanikusan is megépíthetők voltak, de érzékelők nélkül merev szerszámoknak tűntek. Most a fejlesztés halad előre, mivel a miniatürizált érzékelők és az adaptív algoritmusok lehetővé teszik az érzékeny vezérlést.

Szenzortechnológiai fejlesztések

A modern robotkezek szívében tapintásérzékelők állnak. Ezek nyomásmérés, ellenállásváltozás vagy kapacitív jelek segítségével képesek érzékelni a felülettel való érintkezés erejét. Egyes rendszerek optikai érzékelőket használnak, amelyek érzékelik a rugalmas anyagok deformációját, és ezt felhasználva következtetéseket vonnak le a nyomásról és az alakról.

A legújabb generációban a kutatók egy lépéssel tovább mennek: a tapintásérzékelést hőmérséklet-érzékelőkkel és egy „mesterséges fájdalomérzettel” kombinálják. Ha egy robot túl nagy erővel szorít, a kéz ezt regisztrálja, és módosítja a mozgást. Az ilyen rendszerek megakadályozzák a tárgyak károsodását, és növelik a biztonságot az emberekkel való interakció során.

Az új anyagok lehetővé teszik a tapintási érzékenységet

Az érzékelőtechnológia mellett az anyagfejlesztés is kulcsszerepet játszik. A merev fémek, bár stabilak, túl rugalmatlanok ahhoz, hogy az emberi bőrhöz hasonlóan működjenek. Ezért sok fejlesztő az úgynevezett lágy robotikához fordul. A kezek rugalmas, puha anyagokból készülnek, amelyek az izmok vagy a bőrhöz hasonlóan deformálódnak.

Ezek az anyagok simább mozgást biztosítanak, és lehetővé teszik az alkalmazkodást a különböző tárgyformákhoz. Egy példa erre a beágyazott érzékelőkkel ellátott szilikonbőr. Hasonlóan reagálnak az emberi bőrhöz, és képesek érzékelni mind a nyomást, mind a nyújtást.

A mesterséges intelligencia szerepe

Mesterséges intelligencia nélkül ezek az előrelépések értéktelenek lennének. Még a legjobb érzékelőtechnológia is értelmezést igényel. A mesterséges intelligencia lehetővé teszi a minták felismerését a robotkéz minden mozdulatával generált hatalmas adatmennyiségből.

A neurális hálózatok megtanulják például, hogy mekkora nyomást kell kifejteni egy tojás megtartásához anélkül, hogy eltörne, vagy hogyan kell elég erősen megfogni egy poharat anélkül, hogy az elcsússzon. Ahelyett, hogy minden mozdulatot előre programozott módon irányítanának, a modern robotkezek a tapasztalataikból tanulnak. Ezt gépi tanulás, szimulációk vagy gyakorlati kísérletek segítségével teszik. Minél több adatot gyűjtenek, annál pontosabbá válnak a műveletek.

Piacok és gazdasági potenciál

Egy ilyen kézrendszer nemcsak forradalmasítja a mindennapi életet, hanem új piacokat is teremt. Az előrejelzések szerint 2040-re egy közel egybillió amerikai dollár értékű piac alakulhat ki. Az alkalmazási területek a logisztikától és az egészségügytől az űrhajózásig terjednek.

Az idősotthonok robotokat használhatnának az idősek segítésére a gyógyszerek felállításában vagy szétválogatásában. A kórházakban a sebészeti asszisztensek finom mozdulatokat végezhetnének. Az űrben humanoid robotok kísérhetnének csillagászati ​​küldetéseket, ahol extrém körülmények között kell elvégezni a kényes feladatokat.

Globális verseny: Kína, USA és Európa

A fejlesztés nemzetközi szinten rendkívül versenyképes. Csak Kínában jelenleg több mint 100 különböző robotkéz modell érhető el. Sokat ezek közül olyan startupok fejlesztenek, amelyek a mesterséges intelligencia és a robotika kombinálására összpontosítanak. Az USA különösen erős a szoftver és a hardver integrációjában – a Tesla csak egy példa; a Boston Dynamics és az Agility Robotics is hatalmas mértékben fejleszti a humanoid robotikát.

Európának különösen erőssége van a speciális robotika terén, például az ipari automatizálásban, vagy olyan high-tech startupokban, mint a Shadow Robot az Egyesült Királyságban vagy a Poweron Drezdában. Németország a precíziós mechanikájáról és az automatizálási technológiájáról is ismert, ami fontos versenyelőnyt jelent.

Etikai és társadalmi kérdések

A technológián túl alapvető társadalmi kérdések merülnek fel. Minél realisztikusabbak és erősebbek a robotok, annál inkább kiemelt fontosságúvá válik a fejlesztők felelőssége. Milyen feladatokat kellene a robotoknak ellátniuk? Helyettesítsék-e az embereket a gondozásban, vagy csupán kiegészítsék őket? Milyen jogi keretre van szükség, ha a robotok közvetlenül interakcióba lépnek az emberekkel?

Továbbá a bizalom kérdése kulcsfontosságú. Az embereknek biztonságban kell érezniük magukat, amikor robotkezek érintik meg őket, vagy kényes tárgyakat kezelnek. Az átlátható szabványok, tanúsítványok és biztonsági protokollok elengedhetetlenek lesznek.

Jövőbeli kilátások: Mikor lesz látható az áttörés?

A robotika az elmúlt években nagy előrelépéseket tett, de a következő tíz év döntő fontosságú lehet. A szakértők arra számítanak, hogy az érzékeny kezű humanoid robotok kevesebb mint öt éven belül gyárakban és nagy raktárakban kerülnek majd bevetésre. A mindennapi alkalmazások, mint például a bevásárlás vagy a gyermekfelügyelet, még távolabbiak, de a 2030-as években valósággá válhatnak.

A kezek a kulcs a robotforradalomhoz

Az emberiség technológiai forradalom előtt áll. Az ügyes robotok már nem csupán a sci-fi filmek álomképei, hanem kézzelfogható valósággá válnak. Egy dolog világos: precíz érzékelőkkel és érzékeny vezérléssel ellátott kezek nélkül a valódi mindennapi asszisztens elképzelése elérhetetlen marad.

A legjobb robotkézért folyó nemzetközi verseny javában zajlik – és ez nemcsak a piacokat fogja megváltoztatni, hanem azt is, ahogyan társadalomként a mesterséges intelligenciával és a gépekkel interakcióba lépünk. A kéz így az emberi közelség szimbólumává válik a technológiában, de egyben a legnagyobb kihívás szimbólumává is, hogy a robotokat valóban emberinek mutassák.

AI & XR-3D-Relance Gép: Ötször szakértelem az XPert.Digital-tól egy átfogó szervizcsomagban, K + F XR, PR & SEM – Kép: Xpert.Digital

Az Xpert.Digital mélyreható ismeretekkel rendelkezik a különböző iparágakról. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy személyre szabott stratégiákat dolgozzunk ki, amelyek pontosan az Ön konkrét piaci szegmensének követelményeihez és kihívásaihoz igazodnak. A piaci trendek folyamatos elemzésével és az iparági fejlemények követésével előrelátóan tudunk cselekedni és innovatív megoldásokat kínálni. A tapasztalat és a tudás ötvözésével hozzáadott értéket generálunk, és ügyfeleink számára meghatározó versenyelőnyt biztosítunk.

Bővebben itt:

• Használja az Xpert.Digital 5 -szoros kompetenciáját egy csomagban – havonta 500 € -tól

Shadow Robot Company: Úttörő munka Nagy-Britanniából

Az egyik legismertebb robotkezekre szakosodott vállalat a londoni székhelyű Shadow Robot Company. Az 1990-es évek óta fejleszt rendkívül összetett humanoid kezeket, amelyeket számos kutatási projektben és laboratóriumban használnak világszerte.

„Árnyék Ügyes Kezüket” tartják az egyik leggazdagabb funkciókkal rendelkező robotkéznek. Több mint 20 mozgási szabadságfokkal és számos érzékelővel büszkélkedhet, amelyek képesek érzékelni a nyomást, a pozíciót és az erőt. A kéz különlegessége, hogy mesterséges intelligencia segítségével autonóm módon és távolról is vezérelhető, például orvosi alkalmazásokban.

Például az orvosok olyan műtéteket végezhetnek, amelyek során a robotkéz a kézmozdulataik pontos másolataként viselkedik. Az űrutazáshoz az Európai Űrügynökség (ESA) az Árnyékkezet használta a telepresence vezérléssel végzett kísérletek tesztelésére – ez lehetővé teszi az űrhajósok vagy akár a Földön tartózkodó orvosok számára, hogy gépeket kezeljenek az űrben anélkül, hogy maguknak ott kellene lenniük.

A Shadow Robot kiváló példa arra, hogyan válhatnak globális piacvezetővé a magasan specializált vállalatok, ha évtizedekig egy adott réspiacra koncentrálnak.

Festo: Inspiráció a természetből

Az esslingeni székhelyű német Festo automatizálási szakértő különösen a Bionic Learning Network nevű hálózatáról ismert, amely a természetből merít műszaki megoldásokat. Az egyik legismertebb projektje a „BionicSoftHand” fejlesztése.

A BionicSoftHand puha anyagokból készül, amelyeket pneumatikus vezérléssel mozgatnak. Az emberi fogást utánozza, mesterséges inakkal és izmokkal, amelyeket légnyomás vezérel.

Különleges előny: A kéz rugalmasan alkalmazkodik a különböző alakú tárgyakhoz anélkül, hogy bonyolult számításokra vagy pontos pozicionálásra lenne szükség. Például, ha a robotkéz megragad egy gyűrött műanyag zacskót, automatikusan igazodik annak alakjához.

A Festo így döntő mértékben hozzájárul a lágy robotikához, azaz a lágy, biomimetikus robotikához. A BionicSoftHand bemutatja, hogyan teszik a rugalmas anyagok a robotokat biztonságosabbá és alkalmasabbá a mindennapi használatra.

Toyota: Ember-robot együttműködés Japánban

Japánban a Toyota különösen a humanoid robotok fejlesztését szorgalmazza. Az autóipari óriás a robotokban nemcsak a termelés terheinek enyhítésére, hanem mindenekelőtt az elöregedő társadalomban való segítségnyújtásra is lehetőséget lát.

A „Human Support Robot” (HSR) projekttel a Toyota egy olyan platformot fejlesztett ki, amely a kerekesszékesek és az idősek mindennapi életének segítésére szolgál. Kezdetben a mobil platformokra összpontosítottak, de az utóbbi években a kezek fejlesztése került a középpontba.

A HSR robotoknak olyan kezekre van szükségük, amelyek nemcsak üvegeket vagy távirányítókat tudnak megfogni, hanem olyan finom feladatokat is el tudnak végezni, mint például vékony újságlapok felvétele vagy ruhák hajtogatása. A Toyota olyan robotkezekre támaszkodik, amelyek sokoldalú ujjmozgásokkal és mesterséges intelligencia által támogatott fogási stratégiákkal rendelkeznek, amelyeket az emberi cselekvések megfigyelése révén tanulnak meg.

A Toyota egyértelmű társadalmi előnyt követ: a robotok célja, hogy tehermentesítsék a gondozókat, és lehetővé tegyék az idősek számára, hogy hosszabb ideig élhessenek önálló életet.

Boston Dynamics: Erő és érzékenység között

Az amerikai Boston Dynamics vállalat olyan látványos robotjairól ismert, mint az Atlas és a Spot. Eddig a mobilitás és az egyensúly volt a hangsúly. Kezek nélkül azonban az olyan humanoid robotok, mint az Atlas, korlátozottan tudnak cselekedni.

Az utóbbi években a Boston Dynamics egyre inkább azon dolgozik, hogy az Atlas ne csak futni és ugrani tudjon, hanem összetett tárgyakat is tudjon manipulálni. Ennek érdekében moduláris kézkoncepciókat tesztelnek, amelyek a feladattól függően cserélhetők.

Az egyik változat durva ipari felhasználásra, például nehéz dobozok mozgatására szolgál. Egy másik változat precíz feladatokhoz, például szerszámok kezeléséhez készült. Hosszú távon az Atlas teljesen működőképes, humanoid kezekkel lesz felszerelve, amelyeket mesterséges intelligencia képez ki tárgyak megfogására és elhelyezésére, „mintha csak úgy elmennének” – ahhoz, ahogy egy ember lazán letesz egy csésze kávét anélkül, hogy sokat gondolkodna rajta.

Agility Robotics: Gyakorlati alkalmazás logisztikai központokban

Egy másik feltörekvő vállalat az Agility Robotics. Humanoid robotjukat, a "Digit"-et elsősorban raktári logisztikára fejlesztették ki. Ott a robotokat nemcsak ládák mozgatására szánják, hanem a meglévő munkakörnyezetekbe is integrálni kell – ami viszont olyan kezeket igényel, amelyek különböző alakú tárgyakat tudnak kezelni.

A Digit már rendelkezik kezdetleges megfogókkal, amelyeket a következő néhány évben bővíteni tervez. A Digit elképzelése szerint a logisztikai központokban, például az Amazon vagy a DHL központjaiban, a termékek polcokról való eltávolításával, válogatásával és újracsomagolásával kiegészíthetné a munkaerőt.

Ilyen esetekben a robotkezek nemcsak előnyt jelentenek, hanem kötelező követelményt is jelentenek. Az áruk változatossága – a törékeny üvegpalackoktól a terjedelmes kartonokig – hatalmas kihívást jelent.

Orvosi alkalmazások: Robotkezek sebészeti asszisztensként

Az ipar és a mindennapi élet mellett a robotkezek egyre nagyobb szerepet játszanak az orvostudományban is. Az olyan rendszerek, mint a „Da Vinci sebészeti robot”, már most is mechanikus megfogókat használnak a sebészek műtétek közbeni segítésére.

A jövő robotkezei sokkal többet érhetnek el ezen a területen: tapinthatják a szöveteket, finom varratokat helyezhetnek el, vagy önállóan, emberi felügyelet mellett végezhetnek műveleteket. Ehhez olyan szintű precizitás és ügyesség szükséges, amely semmivel sem marad el az emberi kézétől – bizonyos esetekben akár jobb is lehet, például azáltal, hogy képesek olyan mikroszkopikus mozgásokat végrehajtani, amelyeket az emberi idegrendszer alig irányíthat.

Űrutazás: Robotkezek segítőkként az űrben

A robotkezek kulcsfontosságúvá válhatnak az űrutazásban is. Az emberi űrhajósok fizikai és biztonsági korlátokkal szembesülnek a küldetések során. Az érzékeny kezű robotok javításokat végezhetnek az űrben lévő műholdakon, kísérleteket végezhetnek az űrállomásokon, vagy olyan kültéri munkákat végezhetnek, amelyek kockázatosak az emberek számára.

A NASA és az ESA korábban már kísérletezett olyan projektekkel, mint a „Robonaut”. Ez a humanoid robot fejlett kezekkel volt felszerelve, hogy eszközöket kezelhessen az űrben. Bár az első gyakorlati alkalmazás nem volt tökéletes, az irány világos: a kezek lehetővé teszik a robotok számára, hogy ellenséges környezetben ugyanúgy működjenek, mint egy űrhajós.

Társadalmi hatás: munka, gondozás és mindennapi segítők

A robotkezek elterjedése további kérdéseket vet fel, amelyek messze túlmutatnak a technológián. Ha a robotokat valódi megfogó képességekkel szerelik fel, számos területen helyettesíthetik a munkavállalókat. A logisztikában és a termelésben ez egész iparágakat szervezhet át.

Az ellátási szektorban azonban ellentmondásos vita folyik: vajon a robotkezek alkalmasak-e az emberek segítésére vagy akár gondozására? Míg egyes támogatók ezt megkönnyebbülésnek tekintik, a kritikusok az emberi érintés elvesztésétõl tartanak.

A magánháztartásokban azonban a robotkezek megkönnyíthetik a mindennapi feladatokat: a nappali rendbetételétől a főzésben való segítségnyújtásig. Lehetőségek nyílnak a fogyatékkal élők számára is – a robotok személyi asszisztensként működhetnek, sőt finommotoros feladatokat is elláthatnak.

A kezek, mint az utolsó lépés a valódi robotintegráció felé

Az elmúlt évek megmutatták, hogy a robotlábak, a mobilitás és a gépi látás hatalmas előrelépést tettek. De a legnagyobb eredmény még hátravan: a működőképes és ügyes kezek kifejlesztése.

Akár a Tesla az Optimusszal, akár a Shadow Robot a csúcskategóriás kezével, akár a Festo a természet ihlette lágy robotikájával – mindegyik bizonyítja, hogy a kéz a robotforradalom kulcsa. Az olyan piacok, mint az ipar, az orvostudomány, a repülőgépipar és az egészségügy, erre az áttörésre várnak.

A robotkéz sokkal több, mint egy technikai részlet. Ez az igazi kapocs az emberek és a gépek között – és így a mesterséges intelligenciával járó lehetőségek és felelősség szimbóluma is.

A bároktól a globálisig: A kkv -k okos stratégiával meghódítják a világpiacot – kép: xpert.digital

Abban az időben, amikor egy vállalat digitális jelenléte határozza meg sikerét, a kihívás az, hogyan tehetjük ezt a jelenlétet hitelessé, egyénivé és nagy horderejűvé. Az Xpert.Digital egy innovatív megoldást kínál, amely egy iparági központ, egy blog és egy márkanagykövet metszéspontjaként pozícionálja magát. A kommunikációs és értékesítési csatornák előnyeit egyetlen platformon egyesíti, és 18 különböző nyelven teszi lehetővé a publikálást. A partnerportálokkal való együttműködés, a Google Hírekben való cikkek közzétételének lehetősége, valamint a mintegy 8000 újságírót és olvasót tartalmazó sajtóterjesztési lista maximalizálja a tartalom elérhetőségét és láthatóságát. Ez alapvető tényező a külső értékesítésben és marketingben (SMarketing).

Bővebben itt:

• Hiteles. Egyénileg. Globális: Az Xpert.Digital stratégia vállalata számára

Szenzoros: A mesterséges kéz idegrendszere

Az emberi bőrhöz hasonlóan a robotkéz is sűrű érzékelőhálózattal van felszerelve. Ez az úgynevezett haptikus érzékelőrendszer lehetővé teszi számára, hogy a nyomás vagy a felület textúrájának legfinomabb különbségeit is érzékelje. Erre a célra számos érzékelőelv kombinációját alkalmazzák:

• Erőérzékelők: Az ujjak vagy tenyér által egy tárgyra kifejtett erőt mérik. A tipikus rendszerek nyúlásmérőket vagy piezoelemeket használnak.
• Kapacitív érzékelők: Az okostelefonok érintőképernyőihez hasonlóan rögzítik, hogyan változnak az elektromos mezők, amikor egy anyaggal érintkeznek.
• Optikai tapintásérzékelők: A robotkéz bőre átlátszó anyagból készül. Alatta egy kamera található, amely megfigyeli, hogyan deformálódik az anyag nyomás alatt. Ez lehetővé teszi a tárgy alakjának és textúrájának meghatározását.
• Hőmérséklet-érzékelők: Ezeket a hőtulajdonságok érzékelésére használják. Például egy robot képes érzékelni, hogy forró edényhez vagy fagyasztott vizespalackhoz ér-e hozzá.
• Multimodális érzékelőtechnológia: A legmodernebb rendszerek különféle technológiákat ötvöznek egy mesterséges bőrkompozitban, egyfajta elosztott érzékelést hozva létre, amely hasonló az emberi tapintásérzékeléshez.

Ezek az érzékelők másodpercenként hatalmas mennyiségű adatot szolgáltatnak. Egyetlen ujj több nyomásérzékelővel több száz mérést generál – minden egyes mozdulatnál. Komplex szoftver nélkül ezek az adatok gyakorlatilag haszontalanok lennének.

Mesterséges intelligencia módszerek az érzékeny megfogáshoz

Egy robotkéz irányítása rendkívül összetett feladat. A hagyományos programozás gyorsan eléri a határait, mivel lehetetlen pontosan megjósolni az összes lehetséges forgatókönyvet – a sima poharaktól a szabálytalan gyümölcsdarabokig –

Itt jön képbe a mesterséges intelligencia. A jelenlegi fejlesztések három fő módszert dominálnak:

1. Felügyelt tanulás

A robotkezek az emberi mozgások megfigyelésével „tanulnak”. A kutatók arra kérik az embereket, hogy megragadjanak bizonyos tárgyakat, és elemezzék az ujjak helyzetét és a kifejtett erőket. Ezeket az adatokat ezután neurális hálózatokba táplálják, amelyek megtanulják utánozni a hasonló mozgásokat.

2. Megerősítéses tanulás

A robotkezek szimuláció és gyakorlat során különféle műveleteket próbálnak ki, és egy jutalmazási stratégia alapján optimalizálják őket. Például, ha egy megfogó mozdulat sikeresen felemel egy poharat, a rendszer pozitív visszajelzést kap. Ha a tárgy kicsúszik vagy összenyomódik, negatív visszajelzést kap. Több millió ilyen betanítási ciklussal a mesterséges intelligencia olyan stratégiákat fejleszt ki, amelyek robusztusan és megbízhatóan működnek.

3. Szimulációról valósra átvitel

Egy fő probléma, hogy a robotok a valóságban sokkal lassabban tanulnak, mint a számítógépes szimulációkban. Ezért a modern rendszereket először virtuálisan, rendkívül valósághű fizikai szimulációk segítségével képezik ki. Ez lehetővé teszi egy robotkéz modell számára, hogy mindössze néhány nap alatt „megtanuljon” több millió borfajta megragadását tárgyakról. A tanult információkat később a valódi hardverre alkalmazzák, és további finomhangolással egészítik ki.

Vezérlési architektúra: Az érzékelőtől az ujjig

A robotkéz funkcionalitása nagyjából három szintre osztható:

1. Érzékelő bemenet: Az érintésérzékelőkből, kamerákból és erőmérőkből származó jelek jutnak be a vezérlőrendszerbe.
2. Értelmezés: A mesterséges intelligencia algoritmusai feldolgozzák a mérési adatokat, és „megragadó döntésekké” alakítják azokat. Például két ujjal történő enyhe nyomás vagy teljes kézzel történő megfogás.
3. Motorteljesítmény: Mikro szervomotorok, hidraulikus rendszerek vagy pneumatikus izmok közvetlenül mozgásokká alakítják a döntéseket.

A rendkívül alacsony késleltetés kulcsfontosságú. Ha a kéz túl későn reagál, a tárgy kicsúszik az ujjak közül. A modern rendszerek ezért milliszekundumos tartományban lévő válaszidővel működnek.

Különbségek a kemény és a lágy robotika között

Míg a klasszikus robotkezek fém elemekből és elektromos motorokból állnak, egyre inkább előtérbe kerül a lágy robotika.

• Keményvázas kezek: Ezek robusztusak, precízek és alkalmasak nehéz terhek megfogására. Gyengeségük, hogy nehezen tudják finoman megfogni az összetett alakú tárgyakat. Tipikus alkalmazások közé tartoznak az ipari karok vagy a gyártórobotok.
• Puha robotkezek: Ezek rugalmas anyagokból, például szilikonból vagy hidrogélből készülnek. Rugalmasan alkalmazkodnak a tárgy alakjához, de gyakran kevésbé rugalmasak. Előnyük a biztonságban rejlik – jobban alkalmasak az emberekkel való érintkezésre.

A jövőkép olyan hibrid rendszerekre épül, amelyek mindkét világ legjavát ötvözik: a kemény mechanika erejét és pontosságát a lágy robotika rugalmasságával és alkalmazkodóképességével.

Az energiakérdés: áramfogyasztás és hatótávolság

Sok robotkézzel kapcsolatos, alábecsült probléma az energiafogyasztásuk. Az érzékeny érzékelők és az állandó adatfeldolgozás nagy mennyiségű energiát igényelnek. Ehhez jönnek még a mozgást vezérlő villanymotorok és szivattyúrendszerek.

Az energiahatékonyság kulcsfontosságú a mobil robotok esetében, mivel az akkumulátorok csak korlátozott üzemidőt tesznek lehetővé. Ezért a fejlesztők üzemanyag-takarékosabb motorokon, optimalizált szoftvereken és új energiaforrásokon, például miniatürizált üzemanyagcellákon dolgoznak.

Egy új kutatási terület az energia-autonóm érzékelőbőrök vizsgálata, amelyek saját energiájuk egy részét deformáció vagy hőmérsékletkülönbségek révén termelik.

Alkalmazkodóképes megragadási stratégiák

Az igazi művészet azonban nem csupán a kéz megépítésében rejlik, hanem annak lehető legsokoldalúbb használatában is. A jövőbiztos rendszerek fogási minták gyűjteményével rendelkeznek.

Tehát a kéz tudja:

• Csipesznyél finom tárgyakhoz, például tűkhöz vagy érmékhoz.
• Elektromos fogantyú nehéz és nagyobb tárgyakhoz.
• Hengeres fogantyú palackokhoz vagy bárokhoz.
• Adaptív lapos fogantyú lapos tárgyakhoz, például tányérokhoz.

A mesterséges intelligencia valós időben dönti el, hogy melyik minta működik a legjobban. A tapasztalat játszik itt szerepet: Miután a robot 100-szor megfogott egy gyűrött műanyag palackot, már a 101. próbálkozásra is megbízhatóan eldönti, hogy melyik stratégia működik – hasonlóan ahhoz, ahogyan egy ember megszokásból cselekszik.

Biztonság: Amikor a robotok megérintik az embereket

Minden olyan helyzetben, ahol robotok és emberek interakcióba lépnek, a biztonság a legfontosabb. A robotok kezének nemcsak ügyesnek, hanem abszolút megbízhatónak is kell lennie. Senki sem akarja, hogy véletlenül túl erősen megszorítsa egy gép.

Ezért támaszkodnak a fejlesztők erőkorlátozó rendszerekre: Ha az ellenállás túl erős, a kéz azonnal enged. A redundanciák is beépültek – ha a szoftver meghibásodik, a mechanika biztosítja a természetes engedelmességet.

A jövőben valószínűleg olyan szabványokra lesz szükség, mint például egyfajta „robot MOT” a kezek számára, hogy azokat a mindennapi életben használni lehessen.

A részletes műszaki tanulmány

Amit az emberi kéz az evolúció több millió évében megtanult, az a század technológiai projektje. A modern robotkezek azonban fejlettebbek, mint valaha – a kifinomult érzékelőknek, az adaptív mesterséges intelligenciának, a soft robotikának és a nagy pontosságú vezérlésnek köszönhetően.

Az elkövetkező évek fogják eldönteni, hogy sikeres lesz-e a kutatástól a tömegpiacra való áttérés. Elképzelhető, hogy a robotkezek olyan kulcsfontosságú technológiává válnak, mint az okostelefonok vagy az ipari robotok – láthatatlanok, de mindenütt jelen vannak.

☑️ KKV-k támogatása stratégiában, tanácsadásban, tervezésben és megvalósításban

☑️ Digitális stratégia és digitalizáció megalkotása vagy átrendezése

☑️ Nemzetközi értékesítési folyamatok bővítése, optimalizálása

☑️ Globális és digitális B2B kereskedési platformok

☑️ Úttörő vállalkozásfejlesztés

Konrad Wolfenstein

Szívesen szolgálok személyes tanácsadójaként.

Felveheti velem a kapcsolatot az alábbi kapcsolatfelvételi űrlap kitöltésével, vagy egyszerűen hívjon a +49 89 89 674 804 (München) .

Nagyon várom a közös projektünket.

Az Xpert.Digital egy ipari központ, amely a digitalizációra, a gépészetre, a logisztikára/intralogisztikára és a fotovoltaikára összpontosít.

360°-os üzletfejlesztési megoldásunkkal jól ismert cégeket támogatunk az új üzletektől az értékesítés utáni értékesítésig.

Digitális eszközeink részét képezik a piaci intelligencia, a marketing, a marketingautomatizálás, a tartalomfejlesztés, a PR, a levelezési kampányok, a személyre szabott közösségi média és a lead-gondozás.

További információk a következő címen találhatók: www.xpert.digital – www.xpert.solar – www.xpert.plus