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PNEUMATICA

La mano robotica conl'Intelligenza ArtificialeLa robotica pneumatica incontra l'Intelligenza Artificiale grazie ai nuovi progetti bionici di

Festo, BionicSoftHand e BionicSoftArm, per rendere reale la collaborazione tra uomo e

robot. Non solo robotica, Festo porta l'Intelligenza Artificiale sulle macchine, grazie a Resolto,

azienda che fa parte del Gruppo Festo dal 2018, e la sua piattaforma Scraitec

ANTONELLA PELLEGRINI

18 fIuidotecnica 429 • APRII 2020

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Nella vita di tutti i giorni usiamo le

mani con naturalezza per eseguire

le operazioni più differenti: afferrare,

trattenere, girare, tastare, digitare o

premere. Non sarebbe dunque natu-

rale dotare i robot negli spazi di lavoro

collaborativi di una pinza modellata su

tale esempio della natura, in grado di

eseguire i vari compiti apprendendo

dall'Intelligenza Artificiale? Da questo

tipo di riflessioni, gli esperti di Festo

hanno sviluppato la mano robotica

pneumatica BionicSoftHand. Combi-

nata al BionicSoftArm, rende questo

robot pneumatico in struttura leggera

adatto ai Future Concept per la colla-

borazione tra uomo e robot.

BionicSoftHand è azionato pneumati-

camente, affinché possa interagire in

modo sicuro e diretto con le persone.

A differenza della mano umana, Bio-

nicSoftHand non ha ossa. Le sue dita

sono costituite da strutture a soffietto

flessibili con camere d'aria. I soffietti

sono racchiusi tra le dita da uno spe-

ciale cappotto in tessuto 3D realizzato

con fili elastici e fili ad alta resistenza.

Con l'aiuto del tessuto è possibile

determinare esattamente dove la strut-

tura si espande e genera energia e

dove è impedita l'espansione. Questo

lo rende leggero, flessibile, adattabile

e sensibile, ma capace di esercitare

forze forti.

Apprendimento continuo

I metodi di apprendimento delle

macchine sono paragonabili a quel-

li dell'uomo, devono ricevere un

feedback positivo o negativo a seguito

delle loro azioni per classificarli e da

loro imparare. La BionicSoftHand uti-

lizza il metodo dell'apprendimento per

rinforzo. Questo significa che, invece

di dover imitare un comportamento

concreto, la mano deve solamente

raggiungere un obiettivo prestabilito

effettuando diversi tentativi, seguendo

quindi il metodo 'trial and error'. In

base ai feedback ottenuti, ottimizza

gradualmente le sue azioni fino a e-

seguire con successo la mansione

prestabilita.

[apprendimento delle strategie di mo-

vimento necessarie ha luogo in un am-

biente virtuale, in base a un gemello

digitale creato con l'aiuto dei dati di

fliilrintornlrvA7Q ovu 7070 10

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una fotocamera di profondità e di un

algoritmo dell'Intelligenza Artificiale.

Grazie a un gruppo di valvole appli-

cate direttamente sotto la mano, e

controllate digitalmente, i tubi per l'at-

tivazione delle dita non vanno ad attra-

versare l'intero braccio del robot. In tal

modo è possibile collegare e mettere

in funzione la BionicSoftHand in modo

rapido e semplice, mediante un unico

tubo per l'aria di alimentazione e di

scarico. Le piezo-valvole proporzionali

impiegate consentono di regolare con

precisione i movimenti delle dita. Con

le valvole piezoelettriche proporzionali

utilizzate, i movimenti delle dita pos-

sono essere controllati con precisione.

124 ugelli della valvola sono collegati

tramite una piastra del flusso d'aria ai

dieci collegamenti dell'aria delle dita

della pinza e ai due moduli orienta-

bili. Allo stesso tempo, i sensori di

pressione necessari per un controllo

preciso si trovano sulla piastra. Per

poter realizzare il de-

sign in filigrana

con i complessi condotti dell'aria in

uno spazio così ristretto, la piastra è

prodotta con stampa 3D.

Un braccio robot, tante opzioni

Oggi vi è una sempre minore distin-

zione tra il lavoro umano e le azioni

automatizzate dei robot. Le loro aree di

lavoro si fondono in un ambiente col-

laborativo. Grazie al BionicSoftArm,

un braccio per robot pneumatico e

flessibile, in futuro le persone e le

macchine potranno lavorare insieme

allo stesso pezzo, senza doversi scher-

mare l'uno dall'altro.

Il BionicSoftArm è un ulteriore svilup-

po compatto del BionicMotionRobot di

Festo, con uno spettro di applicazione

nettamente ampliato, grazie alla sua

struttura modulare, che permette di

essere abbinato fino a sette segmenti

pneumatici a soffietto e attuatori ro-

tativi. Questo garantisce la massima

flessibilità nei movimenti e permette

di operate anche in spazi problema-

tici e con ostacoli. Allo stesso tempo

Tanja Maaß, amministratore delegato diResolto. La soluzione software Scraitecdi Resolto conosce lo stato di salutedi un impianto e rileva ogni anomaliacon l'analisi in tempo reale dei dati deisensori (foto Resolto Informatik GmbH).

..mi lawagek~~Eac1 a

eni5111°.

può lavorare con le persone in totale

sicurezza. II braccio rende possibile

la collaborazione diretta tra umani e

robot e anche l'impiego per classiche

applicazioni scara, come ad esempio

le mansioni pick & place.

È possibile utilizzare il braccio roboti-

co modulare per un'ampia varietà di

applicazioni, a seconda del design e

della pinza montata. La sua cinema-

tica flessibile facilita l'adattamento a

diversi compiti in varie posizioni negli

ambienti di produzione, consentendo

l'eliminazione di costosi dispositivi di

sicurezza.

L'AI sulle macchine

Per Fasto, non solo la robotica incontra

l'Intelligenza Artificiale. L'obiettivo è

quello di portare VAI direttamente sulla

macchina. Come è ormai noto, infatti,

l'Intelligenza Artificiale è la chiave del

successo per le applicazioni industriali

in tempo reale. Fino ad ora, IAI in ap-

plicazioni industriali le non ha avuto

la diffusione che meritava a causa dei

periodi di latenza e delle elevate quan-

tità di dati coinvolti nella connessione

al cloud. Il fattore cruciale è quindi

portare l'Al direttamente alla macchina

e interpretare i dati direttamente alla

fonte, in tempo reale. Resolto, azienda

specializzata in ambito Al, e parte del

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Gruppo Festo dal 2018, con la sua

piattaforma Scraitec offre una soluzio-

ne in base alla quale i dati vengono

interpretati già sul campo, in prossi-

mità delle macchine. Ciò consente di

risparmiare energia, ridurre i tempi

di ciclo e i guasti della macchina e gli

errori di produzione.

La soluzione software Scraitec di Re-

solto conosce lo stato di salute di un

impianto e rileva ogni anomalia con

l'analisi in tempo reale dei dati dei sen-

sori dell'impianto. Scraitec fornisce

diagnosi precoci e precise, e fornisce

raccomandazioni per l'azione. "Il tema

dell'analisi e dell'intelligenza artificiale

avrà un effetto sul portafoglio di pro-

dotti Festa, poiché gli algoritmi Al pos-

sono essere integrati sia nel cloud sia

direttamente nei componenti di Festo",

afferma Tanja Maaß, amministratore

delegato di Resolto, nel descrivere i

vantaggi di la collaborazione.

Con Festo IoT Gateway CPX-10T come

hardware, i clienti possono monitorare

la propria macchina e gli impianti sul

campo. Il supporto a livello di campo

viene fornito con il componente soft-

ware ScraiField. Questo componente

funziona costantemente nelle imme-

diate vicinanze delle macchine in un

controller più piccolo. Viene utilizzato

un modello precedentemente istruito,

e con requisiti hardware minimi, che

interpreta in modo affidabile i flussi di

dati senza la necessità di una connes-

sione al componente centrale situato

nel cloud (ScraiBrain). Il gateway loT si

collega al cloud, i dashboard di Festo,

se necessario. ScraiBrain è integrato

con accesso a una serie di modelli di

applicazioni preconfigurati. "La piatta-

forma apprende continuamente dalle

operazioni, integrando la conoscenza

degli ingegneri e dei tecnici del clien-

te - spiega Maaß -. Machine learning

e Al interpretano le informazioni in

modo predittivo al fine di ottimizzare

attivamente i parametri negli impianti

o di inviare istruzioni concrete di azio-

ne alle persone, ad esempio tramite

La mano robotica pneumatica BionicSaftHand, combinata al BionicSoftArm, rende il robot pneumatico instruttura leggera adatto alla collaborazione tra uomo e robot (foto Festa AG & Cc. KG).

smartphone': Scraitec aiuta i clienti

finali a ottimizzare l'utilizzo dei propri

impianti mediante l'automazione. I

costi perla manutenzione si riducono,

prevedendo eventi e dando il via ad

azioni per schemi di guasto noti. La

piattaforma migliora tutti i parametri

dell'impianto per criteri target definiti e

aumenta la produttività dell'impianto.

Linee di produzione complesse

I responsabili di produzione di Mie-

le volevano un sistema per rileva-

re automaticamente anomalie nei

flussi produttivi complessi. "Il deep

learning sembrava essere l'approc-

cio giusto per soddisfare questa e-

sigenza", spiega Maaß. Ciò che era

necessario era sviluppare una base

di dati integrata che riunisse diversi

sistemi di misurazione.Atale scopo, è

stato necessario configurare ulteriori

punti di misurazione. La piattafor-

ma Scraitec ha modellato le linee di

produzione come un sistema integra-

to, aumentando così la produttività

dell'1,5%. Un altro esempio è una

Casa automobilistica, con un siste-

ma di bloccaggio pneumatico il cui

arresto imprevisto della produzione

porterebbe a costi molto elevati. Un

sistema di alert precoce per l'usura e

il rallentamento dei tempi di ciclo si

è dimostrato la soluzione ideale. Più

precisamente, si tratta di un sistema

di apprendimento perla manutenzio-

ne predittiva di tutti i tipi di sistemi di

bloccaggio. La soluzione con Scraitec

per l'analisi dei dati in tempo reale

incorpora direttamente il controller

Festo CPX-E-CEC e non è necessaria

una connessione al cloud.

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