Van de hoogste prestaties van de menselijke evolutie robot op dit moment nog ver weg. Een ontwikkelingsteam van het non-profit project Robboy uit München heeft zich echter ten doel gesteld een robot te ontwikkelen die in zijn gehele uiterlijk zo dicht mogelijk bij de mens moet komen. Roboy 2.0 is ontwikkeld met de collaboratieve software "Fusion 360" door Autodesk heeft ontwikkeld.
inhoud
- Interdisciplinaire teams ontwikkelen complexe modellen
- 3D-afdrukken voor snelle ontwikkelingsstappen
- Toekomstige muziek met praktische relevantie op veel gebieden
Interdisciplinaire teams ontwikkelen complexe modellen
De menselijk lichaam is een meesterwerk vanuit robotperspectief: wendbaar, dynamisch, flexibel en toch sterk. Wonden genezen zichzelf en het is volkomen stil bij gebruik. Dankzij een skelet dat in de loop van miljoenen jaren is geperfectioneerd, kan hij rechtop lopen en door de complexe interactie van talloze spieren, pezen en gewrichten kan hij vakkundig en subtiel met zijn handen werken.
Roboy 2.0 (uitgesproken als Roboy two-oh) is een interdisciplinair basisonderzoeksproject van gigantische proporties en een tamelijk ambitieus ontwikkelingsplan. “Ons doel is om een mensachtige robot te ontwerpen die net zo functioneel is als het menselijk lichaam”, legt hij uit Rafael Hostettler, hoofd van het Roboy-project. “Het moet niet alleen kunnen bewegen als een mens, maar het moet ook kunnen zien, horen en communiceren zoals wij.”
Daarom brengt het team ruim 100 studenten, promovendi en afgestudeerden samen Technische Universiteit van München Experts uit een breed scala aan vakgebieden. Zij werken al jaren samen met een netwerk van wetenschappers over de hele wereld aan de ontwikkeling van de mensachtige robot.
Het Royal Institute of Technology in Stockholm (neuroprotheses), de Chinese Universiteit van Hong Kong (algoritmen voor het besturen van de robot), Oxford University (het belasten van kunstmatige pezen tijdens hun groei) en natuurlijk de TUM (robotica & real-time systemen, productontwikkelingsmethoden) zijn bijvoorbeeld vaste samenwerkingspartners.
In de huidige ontwikkelingsfase kan Roboy al fietsen pedaal, mensen herkennen en eenvoudige gesprekken voeren. Hij zou al in de herfst xylofoon moeten kunnen bespelen - een bijzonder complexe taak voor robots vanwege de vereiste dynamiek - en volgend jaar ijs kunnen verkopen. In 2020 moet het in staat zijn om medische basisdiagnostiek uit te voeren. Al het onderzoek is open source en legt de basis voor robotica, kunstmatige intelligentie en audiovisuele gegevensverwerking.
Een paar gram minder hand voor een lichtere heup
Ook de structuur, het gewicht en de aard van de botachtige componenten spelen hierbij een belangrijke rol. Het menselijk lichaam mechanisch in beeld brengen is erg moeilijk. Dit is hoe de ingenieurs methoden gebruiken zoals 3D Print, generatief ontwerp en andere geavanceerde technologische processen om botten, spieren en pezen te creëren in plaats van simpelweg gewrichten te vervangen door motoren, zoals meestal het geval is bij de robotconstructie.
Het team gebruikt het om Roboy 2.0 te ontwikkelen Autodesk Fusion 360 met generatief ontwerp. In het zogenaamde generatieve ontwerpproces kunnen de wetenschappers hierdoor het gewicht van belangrijke componenten van de robot aanzienlijk verminderen en tegelijkertijd de stabiliteit behouden.
“Als we een paar gram gewicht in de hand besparen, worden de krachten die de heup moet weerstaan verminderd en kunnen we hem dienovereenkomstig lichter maken”, zegt Hostettler. “Hierdoor kunnen we op alle overige onderdelen gewicht besparen, waardoor Roboy nog wendbaarder wordt.” Geen doel op zich, want Roboy is bedoeld voor de lange termijn zelfstandig draaien leren. Voor de eerste stappen is een lichte maar stabiele ondergrond vereist.
Bij Roboy 2.0. Generatief ontwerp wordt momenteel gebruikt heup toegepast. Dankzij berekeningen in de cloud had het team slechts drie dagen nodig om de eerste prototypeversie te ontwikkelen. De volgende onderdelen die moeten worden herwerkt zijn de headshell en de motorbehuizingen. Op middellange termijn zou zelfs de wervelkolom met de bewegende elementen van de robot geoptimaliseerd moeten worden.
Agile samenwerking als sleutel tot succes
Autodesk Fusion 360 dient niet alleen als ontwerp- en werkplatform voor onderzoekers, maar stelt hen ook in staat om over locaties en landsgrenzen heen samen te werken. De tool is gemaakt als een wendbare werkomgeving ontwikkeld waarmee onderzoekers in extreem korte ontwikkelingscycli, zogenaamde sprints, kunnen werken. Oude versies kunnen snel worden hersteld of twee opties kunnen parallel worden gecontroleerd. Agile-methoden helpen door hiërarchievrije communicatie tot stand te brengen en snelle interactie met prototypes mogelijk te maken. De individuele projectgroepen kunnen zeer snel reageren op veranderingen.
Adaptief exoskelet voor de patiënt met een beroerte
3D-afdrukken voor snelle ontwikkelingsstappen
Een ander voordeel van het gebruik van Autodesk Fusion 360 is de directe geschiktheid van de daarin gemaakte ontwerpen voor 3D-printprocessen. Bestanden die in Fusion zijn gemaakt, hoeven geen langdurige voorbereiding voor het afdrukken te ondergaan; in plaats daarvan kunnen ze rechtstreeks worden omgezet in 3D-geprinte objecten, zonder enige compilatie-inspanning. Bij Roboy 2.0 zijn bijna alle onderdelen lasergesinterd, d.w.z. 3D-geprint in plasticachtige materialen.
“Klassieke gefreesde onderdelen vereisen een levertijd van ongeveer 6 tot 8 weken, een eeuwigheid in agile productontwikkeling”, legt Hostettler uit. “In deze periode hebben we al 3 tot 4 nieuwe productvarianten ontwikkeld.” Nog een voordeel: de geometrische vrijheid van 3D-printen stelt het team in staat componenten te ontwerpen zoals ze zouden moeten zijn, en niet zoals ze moeten worden gemaakt vanwege productieobstakels. De gereedschapsloze productie bespaart ook tijd en kosten.
Toekomstige muziek met praktische relevantie op veel gebieden
Roboy 2.0 is een fascinerend voorbeeld van de menselijke evolutionaire geest. Ook al wordt de robot zelf tegenwoordig vooral gebruikt voor fundamenteel onderzoek, de kennis die tijdens de ontwikkeling wordt opgedaan, heeft al impact op tal van andere gebieden. Het project heeft toepassingen in de samenwerking tussen mens en robot. Het project is ook van onschatbare waarde voor de ontwikkeling van innovatieve prothesen of exoskeletten. Met behulp van de bevindingen uit het Roboy 2.0-project begrijpen neurowetenschappers beter hoe het menselijk lichaam interageert met... 600 spieren gecoördineerd.