Sloní chobot a rybí ploutev dávají nový impulz ekologické výrobě

Bionické koncepce budoucnosti přinášejí (r)evoluci v automatizační technologii Sloní chobot a rybí ploutev dávají nový impulz ekologické výrobě Co mají sloní chobot a rybí ploutev společného s automatizací? Společnost Festo přináší na tuto otázku odpověď na hannoverském veletrhu 2010, kde představila své nejnovější technické novinky projektu Bionic Learning Network. Tyto bionické koncepce budoucnosti (Future Concepts) jsou totiž inspirované přírodou. Převratné inovační zařízení nazvané bionický manipulační asistent (Bionic Handling Assistant), z dílny inženýrů Festo, přináší (r)evoluci v manipulační technologii na úrovni spolupráce lidí a strojů. Na systémech BionicTripod 2.0 a Modular Lightweight Handling pak Festo předvádí další průkopnická řešení využitelná v široké řadě manipulačních aplikací. Ať už zařízení najdou uplatnění v průmyslu, nebo jako výukové systémy v základním či pokročilém výcviku, příroda nám pokaždé ukazuje způsob, jak docílit energeticky účinné automatizace budoucnosti. Prostřednictvím automatizovaného systému pouštění draků CyberKite představuje Festo mechatronickou koncepci budoucnosti, která si podmaňuje přírodní síly využitím inteligentní ovládací technologie. „Projekty Bionic Learning Network a Future Concepts využíváme jako platformu pro vývoj nových výrobků a nápadů a pro testování jejich tržního významu ve spolupráci s našimi zákazníky. Projekt Future Concepts výrazně upevňuje naše vedoucí postavení v globálním konkurenčním prostředí a umožňuje nám testovat technologie budoucnosti s jediným cílem: nabízet zákazníkům přidanou hodnotu,“ uvedl Dr. Eberhard Veit, předseda správní rady Festo AG. Prostřednictvím projektů Bionic Learning Network a Future Concepts určuje Festo nové trendy, od bezpečné automatizace přes inteligentní mechatronická řešení až po nové bionické manipulační a upínací technologie, energetickou účinnost a ekologickou výrobu. Sloní chobot jako inspirace pro bionického manipulačního asistenta V případě bionického manipulačního asistenta se odborníci ze společnosti Festo nechali inspirovat sloním chobotem. Zařízení je pružné, přenáší velké síly a slouží jako přesný uchopovací nástroj. Ve spolupráci člověka a stroje došlo k (r)evoluci díky analýze struktury a fungování sloního chobotu a využití nových výrobních technologií – výsledkem je zcela nový, biomechatronický manipulační systém. S bionickým manipulačním asistentem již přímý kontakt mezi stroji a jejich lidskou obsluhou – ať už náhodný nebo záměrný – není nebezpečný. V případě kolize s člověkem stroj totiž okamžitě ustoupí, aniž by změnil své požadované celkově dynamické chování, a následně pak pokračuje v činnosti. Na rozdíl od těžkých průmyslových robotů je bionický manipulační asistent charakterizován vynikajícím poměrem hmotnosti a užitečného zatížení, plynulým pracovním pohybem s větším stupněm volnosti a efektivním využitím zdrojů. Bionický manipulační asistent otevírá v oblasti manipulace možnosti nových aplikací. Lze jej používat všude tam, kde je zapotřebí bezriziková mechanická asistence – například v lékařské technologii, rehabilitaci a péči o postižené, stejně jako v zemědělství, domácnostech a vzdělávacích ústavech. Bionický manipulační asistent se skládá ze tří základních prvků pro pohyb v prostoru a dále z osy ruky s kloubovým spojem a z uchopovacího ústrojí s adaptivními prsty. Každý ze základních prvků tvoří tři do kruhu uspořádané pohony, které se sbíhají pod úhlem tří stupňů. Do každého pneumatického pohonu je přiváděn stlačený vzduch. Návrat do výchozí polohy je zajišťován zapojením pohonů, které při odvětrání stlačeného vzduchu působí jako pružina. Dosah pohonů je měřen pomocí snímačů dráhy, které řídí pohyb systému v prostoru. V ose ruky jsou kolem kloubového spoje uloženy další tři pohony. Jejich aktivací dochází k pootočení uchopovacího ústrojí až o 30 stupňů. Snímače SMAT zaznamenávají dráhu a umožňují přesné zaměření. Proporcionální ventily VPWP slouží k celkovému ovládání bionického manipulačního asistenta. Jednotlivé součásti jsou pružné a navzdory své lehké konstrukci jsou schopny přenášet velké síly. Specifické výrobní požadavky kladené na bionického manipulačního asistenta jsou splněny použitím moderních technologií rychlé výroby. Tyto technologie umožňují vyrábět jednotlivé pohyblivé součásti systému z polyamidu, který je v průběhu výrobního procesu aplikován v tenkých vrstvách na základní platformu. Každá nová vrstva je přitavena ke spodní vrstvě laserovým paprskem, který vrstvy ztužuje pouze v místech, kde to povoluje 3D datový soubor řídicího programu. Je tak možné vyrábět složité součásti metodou individualizovaného trojrozměrného tisku (tzv. 3D printing). Od rybí ploutve k bionické trojnožce BionicTripod 2.0 Při vývoji bionické trojnožky bylo hlavním cílem dosáhnout maximálního provozního rozsahu s minimální hmotností pohyblivých součástí. BionicTripod 2.0 je tak díky své lehké konstrukci, tj. díky pohybu s nižší hmotností, z hlediska spotřeby energie při třídění a přemisťování efektivním zařízením. Bionický princip rybí ocasní ploutve nachází opakovaně využití ve formě takzvané 3D Fin Ray® struktury přizpůsobené trojrozměrnému prostoru. Tato struktura umožňuje vytvoření lehké, energeticky účinné konstrukce. BionicTripod 2.0 se na rozdíl od konvenčních trojnožek otáčí pod úhlem 90 stupňů a lze jej tak popsat jako horizontálně nastavenou trojnožku. Integrovaný adaptivní uchopovací mechanismus, takzvaný FinGripper, společně s kloubovým spojem fungujícím na principu zápěstí lidské ruky zajišťuje maximální pružnost při zvedání předmětů z pracovní plochy a jejich ukládání v různých výškách. Adaptivní, vysoce univerzální FinGripper tvoří rozhraní mezi předmětem a pohonem. Skládá se z pneumatického pohonu ve formě měchu a tří uchopovacích prstů, které jsou konstruovány jako adaptivní mechanismus využívající Fin Ray® efekt. Výslednou ohebností a pružností se FinGripper ideálně hodí pro úkoly, jejichž součástí je interakce mezi člověkem a strojem, například v zemědělství pro třídění ovoce a zeleniny nebo při třídění materiálů určených k recyklaci a následnému průmyslovému využití. „Třetí ruka“, která umí podat šroubovák, maticový klíč nebo součástku montovaného zařízení, je rovněž ideálním pomocníkem při všech typech montážních prací. BionicTripod 2.0 se skládá z šesti sklolaminátových tyčí uspořádaných do pyramidy. Tyto tyče jsou pružně a kloubově vzájemně propojené a lze je vysunovat či zasunovat a ve všech směrech jimi pootáčet až o 90 stupňů uvnitř velkého pracovního prostoru. Precizní ovládání a pohyb trojnožkového mechanismu zajišťují elektrické přímočaré pohony EGC a elektrický pohon EMMS. Celý systém je ovládán robotickým řízením CMXR. V ose ruky – kterou lze přirovnat k funkci zápěstí lidské ruky – jsou tři pohony uložené kolem kloubového spoje takovým způsobem, že je dosaženo dalších tří stupňů volnosti, což umožňuje vychýlení až o 30 stupňů. Modulární stavebnice pro základní a pokročilý výcvik – Modular Lightweight Handling Výukový systém pro základní a pokročilý výcvik, Modular Lightweight Handling, rozšíří možnosti víceosého stavebního systému od společnosti Festo. Produktové portfolio Festo v kombinaci se systémem Modular Lightweight Handling umožňuje konstruovat zařízení od úhlového podavače přes trojnožku až po kinematického robota s šestiosým ramenem. Školy si mohou různými způsoby nakonfigurovat své vlastní kinematické systémy a organizovat praktickou výuku na základě skutečných součástí používaných v průmyslu. Modular Lightweight Handling umožňuje sestavení lehkého kinematického systému s kloubovým ramenem. Při hmotnosti pouhých 4 kg, užitečném zatížením až 800 gramů a s šesti stupni volnosti se jedná o ideální výukový systém. Díky jednoduché, nákladově efektivní konstrukci lze zařízení využívat v aplikacích „pick-and-place“ (uchop a polož), v automatizovaných laboratorních procesech nebo jako „třetí ruku“ v oblasti servisní robotiky. Vzhledem k nízké hmotnosti lze kinematické funkce používat bez ochranné klece, čímž se otevírá cesta k interaktivní spolupráci lidí a strojů. Stavebnice Modular Lightweight Handling je proměnlivá jako chameleon. Všechny varianty, od jednoosých až po šestiosé kinematické mechanismy, lze s minimálním úsilím modifikovat nebo dokonce dodatečně doplňovat. Výsledkem je široká řada možných konfigurací. Princip lehké modulární stavebnice nachází uplatnění rovněž jako rozhraní, například při používání uchopovacích nástrojů. Modular Lightweight Handling nezávisle vybírá ze své zásobárny dvou- až tříprsté, paralelní a úhlové, vakuové a Bernoulliho uchopovací nástroje. Adaptivní uchopovací prsty pracující na bázi Fin Ray® efektu umožňují uchopení složitých, nepravidelně tvarovaných předmětů. Pomocí pohonů s precizním převodovým mechanismem dokáže Modular Lightweight Handling přesně umísťovat předměty. Díky decentralizovaným řídicím jednotkám v kloubech pracují všechny motory při nízkém napětí a jsou ovládány robotickým řízením CMXR přes průmyslovou sběrnici (CAN). CyberKite – automatizovaný systém pouštění draků Ovládnout přírodní síly bylo od nepaměti snem lidstva. Společnost Festo reaguje na tuto výzvu vývojem systému pouštění draků CyberKite s kybernetickou řídicí jednotkou. Inženýři Festo si dali za úkol zkrotit vítr, který je nepředvídatelným živlem, a trvale udržet ve vzduchu řízeného draka s křídlem využívajícím náporový tlak – bez ohledu na to, odkud vítr fouká. CyberKite představuje biomechatronickou ucelenou koncepci, která umožňuje ovládat křídlo o ploše až 24 m2 nezávisle na zdrojích energie. Let draka CyberKite je inteligentně regulován podle větrných podmínek a velikosti křídla. Drak má různé provozní režimy a specifická nastavení letové dráhy, takže může létat při nejrůznějších rychlostech větru. CyberKite je proto mistrem vytrvalostního létání ve velkých výškách. Společně s pevným systémem letového řízení zajišťuje automatický omezovač zatížení bezproblémový provoz i velkých křídel. Ovládání a řízení draka CyberKite není založeno na pevné soustavě provazů, ale na programovém inteligentním popouštění, při němž je využíváno síly větru pomocí energeticky účinné aplikace hnacích jednotek. V systému servomotorů jednak dochází k rekuperaci brzdné energie z řízených pohybů z pohonů a jednak je k ovládání systému využívána přebytečná energie větru z provazových hnacích jednotek – ty jsou doplněny nejmodernější bateriovou technologií. Pohony pravidelně běží v „režimu generátorů“, kdy využívají tažné síly provazů, na nichž je drak připevněn. Takto získávaná elektrická energie je ukládána do baterií, čímž se výrazně snižují energetické nároky systému. Za vhodných větrných podmínek budou příští systémy CyberKite fungovat nezávisle na externích zdrojích energie, přičemž budou využívat pouze síly větru. Ze země řídí let draka soustava mechatronickýh pohonů. Proměnlivé větrné podmínky nepředstavují pro hybridní křídlo žádný problém. Drak je charakterizován kombinací křídla s velkým objemem plynu působícího jako aerostatická vztlaková síla, příznivého klouzavého poměru a optimální inherentní stability. Díky vztlakové síle plynu si tak křídlo dokáže udržet svoji pozici i v úplném bezvětří. Navzdory plochému, elegantnímu tvaru křídlo nevyžaduje žádné přídavné ocasní plochy pro stabilizaci. Nastavování křídla probíhá přes adaptivní postroj fungující na bázi univerzálního lanového převodu. Křídlo tak dokáže letět rovně s roztaženými špičkami a při zatáčení se ohnout tak, že nastaví dostatečně velkou boční plochu nutnou ke stabilizaci. Jelikož systém křídla je pomocí provazů upevněn k zemi, mohou při silném, nárazovém větru rychle vznikat velké tažné síly. Elektrické pohony a snímače reagují na každou letovou situaci a udržují systém stabilní. K uchycení byl proto použit adaptivní lanový převod. Ten dokáže v případě potřeby redukovat vliv působících sil větru. Pro účely řízeného navíjení a odvíjení provazů a ovládacích lan je každý naviják vybaven přestavným hřídelem a skládá se z elektrické přímočaré hnací jednotky. Fin Ray Effect® je ochranná známka Evologics GmbH.

Kontakt
Festo, s.r.o.
průmyslová automatizace
Modřanská 543/76
147 00, Praha 4
Telefon: 261 099 611
E-mail: info_cz@festo.com
http://www.festo.cz



Kontaktní manažer: Marcel Hrubý
Marketing Manager
Email: marcel_hruby@festo.com
Telefon: 261 099 653

Tiskové zprávy
Přehled zpráv
Vyhledávání

Přihlášení
Novináři
Firmy

Kategorie
Automobilový průmysl
Banky, fondy, pojišťovny
Bižuterie, sklo, keramika
Cestovní ruch
Církev a náboženství
Daně a makroekonomika
Doprava, přeprava, skladování
Drogistické zboží
Dřevařský, papírenský průmysl
Ekologie a životní prostředí
Ekonomika
Elektrotechnický průmysl
Energetika
Erotický průmysl
Finance, burzy, obchod
Chemický průmysl
Informační technologie
Komunikační technika
Kosmetika a kadeřnictví
Kultura, umění
Kurýrní služby, zasilatelství
Letectví
Média a reklama
Móda a životní styl
Nábytek
Nadace, charitativní a humanitární organizace
Nemovitosti
Počítače a software
Policie, armáda
Politika, diplomacie
Potravinářský průmysl
Právní služby
Společnost
Sport
Stavební průmysl, architektura
Strojírenský průmysl
Školství, vzdělávání a věda
Technika, audio, video, foto
Textilní průmysl, oděvní a koedělný průmysl
Těžba a zpracování nerostů, hutnictví
Zábava a volný čas
Zahraniční politika, Evropská unie
Zaměstnání a kariéra
Zdraví, zdravotnictví a léčiva
Zemědělství
Ženské záležitosti