Robot UR3 wspiera naukowców w tworzeniu prototypu dłoni robotycznej

Możliwości chwytne dłoni robotycznej

Politechnika Poznańska wykorzystuje robota współpracującego Universal Robots do prowadzania badań naukowych. Prace dotyczą m.in. użycia dłoni robotycznej w zakresie chwytania obiektów oraz ich manipulacji. UR3 stosowany jest także jako narzędzie pomiarowe w czasie opracowywania algorytmów estymacji położenia i orientacji ludzkiej dłoni.

Antropomorficzna dłoń i współpracujący robot

Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej Politechniki Poznańskiej szczegółowo bada możliwości manipulacyjne ludzkiej ręki, aby stworzyć dłoń robotyczną pozwalającą robotowi na wykonywanie zadań, które z łatwością wykonuje człowiek. Podczas analiz naukowcy wykorzystują zaprojektowaną w Instytucie antropomorficzną dłoń oraz robota Universal Robots.

„Celem projektu jest stworzenie prototypu dłoni robotycznej o zręczności zbliżonej do ludzkiej. Zdolnego do chwytania i manipulowania obiektami codziennego użytku spotykanymi w środowisku człowieka. Dzięki zastosowaniu niedosterowania w palcach dłoni, uzyskiwana jest możliwość dopasowywania się palców do kształtu obiektu. Robotyczna dłoń o takich możliwościach może mieć szerokie zastosowanie w przemyśle, jak również w medycynie, np. jako proteza" – mówi mgr inż. Jakub Tomczyński z Politechniki Poznańskiej.

Aktualnie prowadzone badania pozwalają rozwinąć tę konstrukcję w celu uzyskania jeszcze lepszych możliwości chwytnych, przy zachowaniu niewielkich kosztów. Dłoń ma stanowić bazę do budowy chwytaka umożliwiającego urządzeniom zrobotyzowanym manipulację przedmiotami, których przenoszenie i obrabianie stanowiło dotychczas duże wyzwanie.

Przyszłe plany wykorzystania UR3 obejmują badania w fundowanym przez NCBR projekcie Lider VII „Percepcja i sterowanie w zadaniu robotycznej manipulacji obiektami elastycznymi", którego kierownikiem jest dr inż. Krzysztof Walas z Politechniki Poznańskiej.

Śledzenie ruchów ludzkiej dłoni

Robot wykorzystywany jest jako narzędzie walidacyjne w rozwoju algorytmów wyznaczania postury ludzkiej dłoni. Prototyp urządzenia śledzącego dłoń w ostatecznej formie będzie rękawicą zakładaną na ludzką rękę i pozwalającą śledzić jej ruchy podczas chwytania obiektów lub wykonywania gestów. Zamontowany na końcówce robota model sztucznego palca wyposażony w czujniki inercyjne i magnetyczne dostarcza wiarygodnych danych pomiarowych. Robot UR zapewnia pełną powtarzalność wykonywanej trajektorii.

„Zakładając rękawicę pomiarową na ludzką rękę mamy możliwość śledzenia ruchów poszczególnych członów dłoni i uczenia się tego, w jaki sposób ludzie chwytają przedmioty i nimi manipulują. Wiedza ta pozwala na opracowywanie lepszych algorytmów manipulacji robotycznej oraz do walidacji systemu przewidywania ruchów ręki" – mówi mgr inż. Tomasz Mańkowski z Politechniki Poznańskiej.

UR3 jako precyzyjne narzędzie pomiarowe

Robot UR3 wykorzystywany jest nie tylko jako ramię, na którym zamocowana jest dłoń, ale także narzędzie, które zapewnia dokładny pomiar położenia i orientacji obiektów w przestrzeni i może być użyte do wstępnej kalibracji wszelkich czujników, które określają te parametry. O wyborze robota Universal Robots zadecydowała wysoka innowacyjność i bezpieczeństwo rozwiązania oraz bardzo dobry stosunek jakości do ceny. Istotną zaletą UR3 był niewielki rozmiar oraz łatwy w obsłudze interfejs TCP/IP, pozwalający na szybkie opracowanie i wdrożenie stanowiska badawczego.

„Korzystając z robotów UR stanowisko badawcze można zbudować w każdym miejscu. Robot jest lekki i łatwo go przenosić. Ogromny wpływ na jakość i szybkość badań ma intuicyjny interfejs użytkownika, dzięki któremu programowanie robota w trybie kompensacji grawitacji jest dziecinnie proste" – podkreśla dr inż. Krzysztof Walas z Politechniki Poznańskiej.

O wyborze robota UR zadecydowała także możliwość bezpiecznej współpracy z człowiekiem. „Dzięki temu, że robot nie musi pracować w klatce oddzielającej go od ludzi, można wchodzić z nim w naturalną interakcję, co znacząco skraca czas przeprowadzania badań" – dodaje dr inż. Krzysztof Walas.

Badania i edukacja

UR3 będzie także używany na Politechnice Poznańskiej w celach dydaktycznych – dzięki prostej obsłudze, przyjaznemu interfejsowi oraz bezpieczeństwu użytkowania studenci będą mogli uczyć się podstaw programowania robotów oraz wykorzystywać UR do tworzenia kolejnych innowacyjnych rozwiązań. Robot uczestniczył już w wielu pokazach popularno-naukowych, takich jak Europejski Tydzień Robotyki, Noc Naukowców czy festiwal robotyki Cyberbot. Dzięki zapewnieniu najwyższych standardów bezpieczeństwa robot współpracujący UR może być wykorzystywany do zajęć nawet z najmłodszymi uczestnikami.

Dotychczasowe prace z wykorzystaniem robota UR3 wykonane zostały przez Zespół Inżynierii Biomedycznej i Biocybernetyki w składzie: mgr inż. Tomasz Mańkowski, mgr inż. Jakub Tomczyński oraz dr inż. Piotr Kaczmarek. Badania prowadzone są w Instytucie Automatyki i Inżynierii Informatycznej Politechniki Poznańskiej. Robota UR3 dostarczyła firma Encon-Koester, dystrybutor Universal Robots w Polsce.

(gz)