De taak van een kelner vereist balans en een gezonde motoriek. Hij moet met een dienblad met 12 glazen tussen volle tafels in een overvol lokaal balanceren en met de teen de deur naar het terras openen. Dergelijke opgaven moeten door robots worden overgenomen. Ook thuis en in industriële omgevingen zijn er opdrachten die exact gecoördineerde bewegingen vragen. Voor een gecoördineerde mobiele beweging is het nodig om de vaak over meerdere computers verdeelde regelaars nauwkeurig te synchroniseren. Het Fraunhofer-Institut für Produktions-technik und Automatisierung (IPA) presenteerde hiervoor onlangs een oplossing.
Bij het instituut zijn wetenschappers al meer dan tien jaar met dit thema bezig. Daarmee gaat het in het bijzonder om de overname van niet geliefde, eentonige en lastige bezigheden. Hun platform is de Care-O-bot 3, een servicerobot die lastige en zware werkzaamheden kan overnemen van de mens. Momenteel concentreren de onderzoekers zich op taken als het oprapen van een gevallen sleutelbos, het leegmaken van de afwasmachine en het serveren van een drankje.
Tijdens een open dag ter gelegenheid van haar vijftigjarig jubileum demonstreerde Fraunhofer IPA de Care-O-bot 3 als butler. In diverse ruimten in een modelwoning werden drankjes aan de bezoekers geschonken.
Wat voor de mens eenvoudig is, kan voor een robot een aanzienlijke uitdaging zijn. Voor het openen van de afwasmachine of een deur moeten de bewegingen van de hand, arm en het rijdgedeelte nauwkeurig worden gecoördineerd om noch de robot noch het interieur te beschadigen. Een arm met spieren en pezen geeft enigszins mee, maar bij nauwkeurige robotbewegingen hebben de ‘armen’ niet zoveel ‘speling’. Al bij kleine onnauwkeurigheden zoals bijvoorbeeld het klemmen van een keukenlade, kunnen in de meeste metalen robotarmen hoge krachten optreden door het aanspannen. In de Care- O-bot 3 zitten 27 motoren die synchroon moeten worden aangestuurd om deze problemen te vermijden.
Synchrone mobiele manipulatie
Balanceerkunst en motoriek zijn ook van belang als een lasser of een robot bijvoorbeeld een brugdeel of een element van een windmolen moet lassen. De huidige robots hebben maar een beperkte reikwijdte. Zijn arm en mobiele basis echter synchroon te bewegen, dat zijn in principe tientallen meters lange, nauwkeurige lasnaden mogelijk.
De wetenschappers hebben een real-time communicatienetwerk tussen meerdere gedistribueerde regelaars gerealiseerd. In milliseconden sturen computers elkaar informatie over de huidige toestand, stemmen hun berekeningen op elkaar af en synchroniseren zo de bewegingen van het gehele systeem. Speciale algoritmen nemen mogelijke afwijkingen waar, de voorspellen de gevolgen en nemen indien noodzakelijk tegenmaatregelen. Aldus zijn uiterst nauwkeurige bewegingen mogelijk.
