Teknologiaa ihmiskasvoilla
Tarkat FAULHABER-moottoriohjaimet humanoidirobotteihin.
www.faulhaber.com
Ne kävelevät, tarttuvat, tasapainoilevat - ja niiden ihmisen kaltaisen ulkonäkö kiehtoo: humanoidirobottien liikuntakyky on vaikuttava ja ne pystyvät jopa tulkitsemaan kasvojen ilmeitä sekä ymmärtämään kieltä. Tämä oli vain muutama vuosi sitten futuristinen visio, mutta nyt siitä on tulossa totta. Humanoidirobottien teknisen kehityksen takana piilossa on kompleksinen tekoälyn, tarkkuusmekaniikan ja tehokkaan moottorinohjausteknologian yhdistelmä. Miniaturisoinnilla on tässä keskeinen rooli, koska se mahdollistaa kompaktit ratkaisut ja korkean toiminnallisuuden. FAULHABER-yrityksen panos ja modernien teknologioiden käyttö asettavat suunnan robotiikan kehityksen seuraavaa vaihetta varten.
Kahdella jalalla käveleminen on kompleksinen tehtävä ja vaatii tarkkaa säätöä. Ihmisiltäkin menee yli vuosi tämän näennäisesti triviaalin liikesekvenssin sekä noin 200 lihaksen, lukuisten monimutkaisten nivelten ja useiden aivotoimintojen erikoisalueiden yhteistyön oppimiseen. Humanoidirobotin epäsuotuisten vipusuhteiden takia minimaalisen pienen moottorin on tuotettava korkein mahdollinen vääntömomentti ihmisen kaltaisten liikkeiden jäljittelemiseksi. Klassisia robotteja käytetään tyypillisesti erittäin hallitussa ympäristössä, esimerkiksi teollisuustuotannossa tai logistiikassa, mutta humanoidirobotit kohtaavat aivan uuden toimintaympäristön: jokapäiväinen elämä. Niiden on tultava toimeen ei-hallituissa ympäristöissä, joissa esimerkiksi jokainen olohuone on omansalainen ja jokainen tehtävä on erilainen. Kun ne ovat suorassa kontaktissa ihmisten kanssa, niiden toiminta on vähemmän abstraktia vaan ennemminkin selkeästi fyysistä - usein ne ovatkin lähellä ihmistä.
Humanoidirobotit muodostavat rajapinnan tekoälyn ja fyysisen reaalimaailman välillä. Sen lisäksi, että ne pystyvät käsittelemään digitaalista tietoa, ne myös pystyvät muuntamaan sen konkreettisiksi toiminnoiksi. Jos liikesekvenssit voidaan suorittaa sujuvasti ja turvallisesti, humanoidirobotit voivat suorittaa useita sellaisia tehtäviä, joissa aikaisemmin vaadittiin ihmistä. Tehtävät saattavat liittyä esimerkiksi vaarallisiin ympäristöihin, suoraan kontaktiin ihmisen kanssa tai toistuviin prosesseihin. Humanoidirobotit auttavat kotona, tukevat kuntoutusta, ovat vuorovaikutuksessa ikääntyneiden henkilöiden kanssa ja niitä käytetään jälleenmyynnissä. Niiden vahvuus on niiden monipuolisuus ja kyky sopeutua ihmisympäristöihin.
Moottorinohjausjärjestelmien rooli
Jokaisen humanoidirobotin suorittaman liikkeen ytimessä on tarkka moottorinohjausjärjestelmä. Tämä määrittää, kuinka sujuvasti käsivartta voidaan nostaa, miten nopeasti jalka pystyy reagoimaan ja kuinka hellästi sormella voidaan tarttua. Moottorinohjausteknologialla on siis merkittävä osa humanoidirobotin liikkeiden suorituskyvyssä, luonnollisuudessa ja turvallisuudessa. Miniaturisointi, energiatehokkuus, dynamiikka ja tarkkuus ovat tässä keskeisiä vaatimuksia ja vuorovaikutus voidaan toteuttaa ainoastaan käyttämällä erittäin kehittyneitä mikromoottoreita. Näillä kaikilla tekijöillä on keskeinen rooli robotiikan lisäksi myös proteeseissa. Siirtyminen humanoidiroboteista proteeseihin on saumaton. Modernit proteesit - erityisesti käsivarsi- ja käsiproteesit - jäljittelevät ihmiskehon liikkeitä ja käyttävät tähän vastaavia periaatteita kuin humanoidirobotit. Sähkömoottorit, anturit ja tarkka ohjaus mahdollistavat intuitiiviset ja voimakkaat liikkeet. Ratkaisevaa kummassakin tapauksessa on teknologian ja biologian täydellinen symbioosi, onpa kyseessä ihmisen kykyjen laajentaminen tai menetettyjen toimintojen korvaaminen.
FAULHABER työskentelee humanoidijärjestelmien tulevaisuutta varten
Mikromoottoreita on käytetty humanoidirobottien lisäksi pitkään robotisoiduissa apuvälineissä, kuten moottorisoiduissa käsi- ja jalkaproteeseissa. On toteennäytettyä, että ne täyttävät mitä korkeimmat vaatimukset, erityisesti sensitiivisissä ja vaativissa sovelluksissa. FAULHABER kehittää ja valmistaa erittäin tarkkoja moottorinohjausjärjestelmiä, joita asennetaan kaikkialla maailmassa sekä moderneihin proteeseihin että humanoidirobotteihin. Olipa kyseessä herkkä sormien liike tai voimakkaat askelliikkeet, moottorit mahdollistavat maksimaalisen liikkuvuuden erittäin pienessä tilassa. Tämä on erityisen hyödyllistä dynaamisissa liikkeissä, joita tarvitaan ihmiseleiden jäljittelemiseen. Koska juuri tällaiset järjestelmät ovat enenevässä määrin suorassa vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa, turvallisuustekijöillä ja erinomaisella ohjattavuudella on niissä avainrooli. Sopivien menetelmien kehittäminen on oleellisen tärkeää mahdollistamaan sujuva ja ennen kaikkea turvallinen yhteistyö ihmisen ja koneen välillä. Tämä koskee ohjaukseen käytettävien ohjelmistojen lisäksi itse moottorinohjausratkaisuun integroitavia suojausmekanismeja. FAULHABER ottaa tämän huomioon moottorinohjausratkaisuissaan, jotka ovat tehokkaita, kompakteja sekä turvallisuutta varten suunniteltuja. Ne sopivat ihanteellisesti vaativiin tehtäviin robotiikassa ja lääketieteellisessä teknologiassa. Käytännössä tämä mahdollistaa jopa lyhyen erittäin korkean kuormituksen heikentämättä komponenttien käyttöikää. Läheinen yhteistyö johtavien tutkimuslaitosten ja kehityskumppaneiden kanssa takaa, että FAULHABER-teknologia pysyy aina kehityksen kärjessä.
www.faulhaber.com/en/markets/robotics/humanoid-robots/
