Inspirisano prirodom

Festo Bionic Learning Network je na sajmu u Hanoveru 2014. ponovo dao novi podsticaj razvoju tehnologije sutrašnjice. “BionicKangaroo”, “DualWingGenerator”, “MultiChoiceGripper” i “eMotionSpheres” Festo je pokazao kako principi preuzeti iz prirode mogu inspirisati jedinstvena rešenja za automatizaciju u vremenu koje dolazi.

Budućnost koja obeležava ovogodišnje projekte Festo Bionic Learning Network objedinjuje istraživačke aktivnosti fokusirane na oblasti obnavljanja energije, samoorganizacije, adaptivnih sistema, novih koncepata pogona i sistema pozicioniranja. U skladu sa tim, fokus je stavljen na holistički pristup proizvodnji u budućnosti. Ovde su predstavljene veoma bitne i fundamentalne tehnologije za umrežavanje kompletnih sistema i interakciju mašine i čoveka.

BionicKangaroo – Energetski efikasno kretanje skokom bazirano na prirodnom modelu
Festo Bionic Learning Network razvojnom timu bile su potrebne dve godine da prouči i ponovo kreira skok kengura, što je bliže moguće prirodnom uzoru. BionicKangaroo sada obuhvata tačno ono što izdvaja prirodu kretanja kengura, tj. obnavljanje i čuvanje energije i njeno korišćenje u sledećem skoku. Kengurova ahilova tetiva ima bitnu ulogu u njegovom kretanju i to je razlog što je kod njega ona toliko razvijena. Funkcija prirodne ahilove tetive oponaša se gumenom elastičnom trakom, koja je pričvršćena za zadnju stranu stopala i pruža se paralelno sa pneumatskim cilindrom koji je prikačen za koleno. Veštačka tetiva umekšava skokove, simultano absorbujući kinetičku energiju i otpuštajući je u sledećem skoku.

Nadgledanje situacije kao i precizna tehnologija upravljanja obezbeđuju stabilnost skoka i doskoka. BionicKangaroo postiže veliku snagu skoka uz pomoć pneumatike. Tamo gde je potrebna vrhunska poziciona tačnost, kao što je kontrola položaja repa i leđa, koriste se elektomotori. Na taj način, Festo kroz rad veštačkog kengura prikazuje kako se može kombinovati tehnologija pneumatskih i električnih pogona u smislu nove generacije sistema upravljanja koju je razvio sa ciljem dobijanja visoko dinamičnog sistema.

Festo poklanja posebnu pažnju na mobilne izvore napajanja na veštačkom kenguru. Za ovu namenu, Festo tim je razvio dva različita koncepta – jedan sa integrisanim kompresorom i jedan sa mobilnim skladištem visokog pritiska. Kinematički sklopovi su izrađeni od laserski sinterovanih delova pojačanih karbonom. Kao rezultat, dobio se veštački kengur težine samo sedam kilograma, visine od jednog metra, koji može da skoči 40 cm u visinu i 80 cm u daljinu.

MultiChoiceGripper – Varijabilno hvatanje bazirano na ljudskoj šaci
MultiChoiceGripper nudi jedinstvenu kombinaciju različitih tipova hvatanja fleksibilnim, adaptivnim prstima. Njegovi prsti se mogu podesiti tako da prijanjaju na objekat medjusobno paralelno ili u pravcu njegovog središta, bez ikakve konverzije. Ovo je omogućeno sa dva rotaciona seta prstiju u osnovi tela gripera, koji su raspoređeni ili oko centralne tačke ili nasuprot trećeg prsta. Ljudska šaka sa svojim izdvojenim palcem, koji se može rotirati pod uglom od 130 stepeni u odnosu na ostale prste, bila je inspiracija za ovo rešenje. U zavisnosti od potrebe, na MultiChoiceGripper se može montirati element sa od dva do šest prstiju. Uz Fin Ray® prste mogu se montirati još dva tipa.

Zahvaljujući adaptivnim prstima sa Fin Ray® strukturom, MultiChoiceGripper nije samo varijabilan u smislu pravca hvatanja, već i zbog toga što se prsti mogu prilagoditi različitim oblicima objekta. Zbog toga mogu hvatati objekte različitih oblika, kao i veoma osetljive objekte bez dodatnih senzora ili kontrolne tehnologije. Adaptivni Fin Ray® prsti su dizajnirani 2009.godine za bionični FinGripper i razvijaju se sve do danas. Na primer, od 2014. godine se proizvode od poliuretana, te se mogu koristiti i u prehrambenoj industriji.

eMotionSpheres – Kretanje autonomnih sistema bez sudara u prostoru
Osam belih sfera lete u svim pravcima iznad glava onih koji posmatraju, pre nego što se njihovo nasumično kretanje pretvori u organizovanu formaciju. Iznenada, jedna sfera se odvaja, a ostale je prate kao biseri na ogrlici. Perfektna linija se pretvara u sinusoidu u vazduhu nakon čega sfere formiraju krug. Ovaj leteći manevar je deo koreografije koju izvode eMotionSpheres leteći objekti.

Sa eMotionSpheres, Festo je prezentovao kako objekti mogu biti koordinisani bez sudara u trodimenzionalnom prostoru zahvaljujući višeznačnom umrežavanju. Deset kamera je instalirano u prostoriji i one snimaju položaj sfere zahvaljujući infracrvenim markerima (infracrveni LED) koji su montirani na njihovim telima i pozicione podatke šalju glavnom računaru. Akcije se proračunavaju i vraćaju nazad sferama gde se i implementiraju. U računaru se nalaze programirane putanje, koje specificiraju putanje leta sfera kada su u formaciji.

Zahvaljujući prethodno obrađenim modelima ponašanja koji se već nalaze lokalno u sferama, one mogu leteti i autonomno. Neće doći do sudara čak i u haotičnim situacijama, jer će se jedna sfera drugoj sklanjati sa puta. Sfere mogu kontrolisati i ljudi induvidualno, a zahvaljujući njihovoj pouzdanosti, lakoj konstrukciji i fleksibilnim propelerima njima se može lako i bezbedno upravljati.

Znanja stečena kroz rad na BionicOpter-u 2013. godine dovela su do konstrukcije adaptivnih propelera. Razvojni timovi su se oslonili na principe rada krila veštačkog vilin konjica i izradili su jedinstveni pogon koji koriste sfere. Pogoni su adaptivni i obezbeđuju isti efikasni pogon i za kretanje unapred i unazad. Svaka od osam sfera ima prečnik od 95 cm i ispunjena je helijumom. Ukoliko se sfere zaustavljaju na njihovoj stanici za dopunjavanje regularno, što one mogu raditi autonomno, mogu se koristiti kao leteći objekti i nekoliko dana bez ikakve intervencije osoblja.

Sa eMotionSpheres instalacijom uz GPS za zatvorene prostore, Festo je definisao aspekte fabrika u budućnosti, kao što su bezbedna i intuitivna interakcija između čoveka i mašine ili adaptibilno i autonomno ponašanje tehničkih sistema, koji dozvoljavaju kontrolisanu ljudsku intervenciju u bilo kom trenutku i stoga kreiraju novi pogled na radni prostor u budućnosti.

U polju logistike, sistem se može koristiti u smislu nadgledanja funkcionisanja malih robota ili vozila. On se može koristiti i kao sistem vođenja – recimo posetilaca sajmova, muzeja ili velikih događaja u zatvorenom prostoru.

DualWingGenerator – proizvodnja energije principom zamaha krila
Festo je razvio izvanrednu tehnološku platformu DualWingGenerator, kao deo Bionic Learning Network-a, koja koristi dva para horizontalno postavljenih krila umesto elise za proizvodnju energije. Princip rada ovog sistema se bazira na prirodnom principu zamaha krila: ptice generišu neophodnu snagu da bi se pokretale u vazduhu zamahujući krilima.

Stacionarni sistem kao što je DualWingGenerator, sa druge strane, može preuzimati kinetičku energiju strujanja vazduha. Vertikalno kretanje krila konvertuje se u rotaciono kretanje. Integrisani električni motor pretvara to kretanje u struju. DualWingGenerator se sam optimizuje i prilagođava različitim intenzitetima vetra.

Razmatrajući efikasnost, ovaj generator nije ni na koji način inferioran u odnosu na konvencionalne vetrogeneratore malih snaga, sa tim da pokazuje zapanjujuće prednosti pri malim brzinama vetra. U opsegu od 4 do 8 m/s, što je preovlađujuća brzina prizemnog vetra u regionu Centralne Evrope, DualWingGenerator daje značajno veću energiju u poređenju sa standardnim vetrogeneratorima.