Samarbetande programvara för att utveckla Roboy 2.0

Av de högsta prestationerna av mänsklig evolution robot fortfarande långt borta vid det här laget. Ett utvecklingsteam av det ideella projektet Roboy från München har dock satt som mål att utveckla en robot som ska komma så nära människan som möjligt i hela sitt utseende. Roboy 2.0 utvecklades med samarbetsprogrammet "Fusion 360" av Autodesk utvecklats.

innehåll

• Tvärvetenskapliga team utvecklar komplexa modeller
  • Några gram mindre hand för en lättare höft
  • Smidigt samarbete som nyckeln till framgång
• 3D-utskrift för snabba utvecklingssteg
• Framtida musik med praktisk relevans inom många områden
  
  

Tvärvetenskapliga team utvecklar komplexa modeller

den människokropp är ett mästerverk ur en robots perspektiv: smidig, dynamisk, flexibel och ändå stark. Sår läker sig själva och det är helt tyst när det används. Ett skelett som har fulländats under miljontals år gör att han kan gå upprätt och det komplexa samspelet mellan otaliga muskler, senor och leder gör att han kan arbeta skickligt och känsligt med sina händer.  

Roboy 2.0 (uttalas Roboy two-oh) är ett tvärvetenskapligt grundforskningsprojekt av gigantiska proportioner och en ganska ambitiös utvecklingsplan. "Vårt mål är att designa en humanoid robot som är lika funktionell som människokroppen", förklarar Rafael Hostettler, chef för Roboy-projektet. "Det ska inte bara kunna röra sig som en människa, utan det ska också kunna se, höra och interagera som vi."

Det är därför teamet samlar över 100 studenter, doktorander och akademiker Tekniska universitetet i München Experter från ett brett spektrum av specialistområden. De har arbetat tillsammans med ett nätverk av forskare runt om i världen på utvecklingen av den humanoida roboten i flera år.

Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm (neuroprotetik), det kinesiska universitetet i Hong Kong (algoritmer för att styra roboten), Oxford University (lastar konstgjorda senor under deras tillväxt) och naturligtvis TUM (robotik & realtidssystem, produktutvecklingsmetoder) är till exempel permanenta samarbetspartners.

I det nuvarande utvecklingsstadiet kan Roboy redan cykla trampa, känna igen människor och ha enkla konversationer. Han ska kunna spela xylofon redan på hösten – en särskilt komplex uppgift för robotar på grund av den dynamik som krävs – och kunna sälja glass nästa år. År 2020 ska den kunna utföra grundläggande medicinsk diagnostik. All forskning är öppen källkod och skapar grunder inom robotik, artificiell intelligens och audiovisuell databehandling.

Några gram mindre hand för en lättare höft

De benliknande komponenternas struktur, vikt och beskaffenhet spelar också en viktig roll i detta sammanhang. Att avbilda människokroppen mekaniskt är mycket svårt. Så här använder ingenjörerna metoder som 3D tryck, generativ design och andra toppmoderna tekniska processer för att skapa ben, muskler och senor istället för att bara ersätta leder med motorer, som vanligtvis är fallet vid robotkonstruktion.

Teamet använder det för att utveckla Roboy 2.0 Autodesk Fusion 360 med generativ design. I den så kallade generativa designprocessen tillåter detta forskarna att avsevärt minska vikten av viktiga komponenter i roboten samtidigt som stabiliteten bibehålls.

"Om vi ​​sparar några gram vikt i handen minskar krafterna som höften måste stå emot och vi kan göra den lättare i enlighet med detta", säger Hostettler. "Detta innebär att vi kan spara vikt på alla andra komponenter, vilket gör Roboy ännu smidigare." Inte ett mål i sig, eftersom Roboy är tänkt att vara långsiktig köra självständigt lära sig. För de första stegen är ett lätt men stabilt underlag obligatoriskt.

På Roboy 2.0. Generativ design används för närvarande höften applicerad. Tack vare beräkningar i molnet behövde teamet bara tre dagar för att utveckla den första prototypversionen. Nästa delar som ska omarbetas är huvudskalet och motorhusen. På medellång sikt bör även ryggraden med robotens rörliga delar optimeras.

Smidigt samarbete som nyckeln till framgång

Autodesk Fusion 360 fungerar inte bara som en design- och arbetsplattform för forskare, utan gör det också möjligt för dem att samarbeta över platser och nationsgränser. Verktyget skapades som en smidig arbetsmiljö utvecklat som gör att forskare kan arbeta i extremt korta utvecklingscykler, så kallade sprints. Gamla versioner kan återställas snabbt eller två alternativ kan kontrolleras parallellt. Agila metoder hjälper till genom att etablera hierarkifri kommunikation och möjliggöra snabb interaktion med prototyper. De enskilda projektgrupperna kan reagera mycket snabbt på förändringar.

Adaptivt exoskelett för strokepatienten

3D-utskrift för snabba utvecklingssteg

En annan fördel med att använda Autodesk Fusion 360 är den direkta lämpligheten hos designen som skapas i den för 3D-utskriftsprocesser. Filer skapade i Fusion behöver inte genomgå långa förberedelser för utskrift, utan de kan istället konverteras direkt till 3D-utskrivna objekt utan någon kompileringsansträngning. På Roboy 2.0 finns nästan alla delar lasersintrade, det vill säga 3D-utskrivna i plastliknande material.

"Klassiska frästa delar kräver en leveranstid på cirka 6 till 8 veckor, en evighet i smidig produktutveckling", förklarade Hostettler. "Under denna period har vi redan utvecklat 3 till 4 nya produktvarianter." En annan fördel: Den geometriska friheten med 3D-utskrift gör att teamet kan designa komponenter som de ska vara, inte som de måste skapas på grund av tillverkningshinder. De verktygsfri produktion sparar också tid och kostnader.

Framtida musik med praktisk relevans inom många områden

Roboy 2.0 är ett fascinerande exempel på mänsklig evolutionär anda. Även om själva roboten idag i första hand används för grundforskning, så har den kunskap man fått under utvecklingen redan fått genomslag på många andra områden. Projektet har tillämpningar inom människa-robotsamverkan. Projektet är också ovärderligt för utvecklingen av innovativa proteser eller exoskelett. Med hjälp av resultaten från Roboy 2.0-projektet förstår neuroforskare bättre hur människokroppen interagerar med... 600 muskler samordnas.