Ingenieurs hebben een unieke robothand ontwikkeld die zich los kan maken van zijn arm en zelfstandig kan kruipen om objecten te verzamelen in krappe of gevaarlijke ruimtes. Het apparaat, beschreven in een onderzoek van 20 januari in Nature Communications, combineert manipulatie en voortbeweging in één enkel, zeer aanpasbaar systeem.
Het probleem met traditionele robotica
De huidige robotica scheidt grijpen en bewegen vaak in verschillende functies. Dit beperkt hun effectiviteit in scenario’s waarin de toegang beperkt is of menselijke tussenkomst onveilig is. Denk aan het terughalen van gereedschap dat onder zware machines is gevallen, het inspecteren van een ingestort gebouw na een ramp, of het verkennen van besloten ruimtes in industriële omgevingen. Menselijke armen kunnen er niet altijd reiken, en robots met een volle body kunnen te omvangrijk zijn.
Dit nieuwe ontwerp lost dit op door de hand zelf als een mobiele eenheid te laten fungeren. Het kan losmaken, navigeren, grijpen en terugkeren, waardoor het proces wordt gestroomlijnd.
Hoe het werkt: omkeerbare behendigheid
De belangrijkste innovatie van de robothand is de omkeerbare functionaliteit. In tegenstelling tot menselijke handen (of de meeste robotgrijpers) kan dit apparaat objecten van beide kanten vastgrijpen. Elke vinger buigt in beide richtingen, waardoor het niet meer nodig is om de pols te draaien om de griprichting te veranderen.
Dit wordt bereikt door lichtgewicht, 3D-geprinte verbindingen aangedreven door kleine elektromotoren, bedekt met zachte siliconen voor verbeterde wrijving. De hand kan maximaal vier voorwerpen tegelijk vasthouden en zelfs over oppervlakken kruipen terwijl hij ze op zijn “rug” draagt.
Geïnspireerd door de natuur
Het ontwerp is geïnspireerd op de natuur, met name het vermogen van de octopus om met zijn armen te bewegen en de tweeledige voorpoten van de bidsprinkhaan. Deze biomimicry maakt efficiënte bewegingen en manipulatie mogelijk zonder dat dit ten koste gaat van de behendigheid. Het team van het Zwitserse Federale Technologie Instituut van Lausanne (EPFL) merkt op dat natuurlijke handen beperkingen hebben – zoals ongemakkelijke polsverdraaiingen om achter voorwerpen te reiken – die hun ontwerp vermijdt.
Herbevestiging met klik-en-vergrendeling
De hand wordt opnieuw aan een robotarm bevestigd via een magnetisch ‘snap-and-lock’-systeem dat wordt vastgezet door een kleine, door een motor aangedreven bout. Het proces is snel en betrouwbaar en zorgt ervoor dat de hand naadloos kan overschakelen tussen onafhankelijke en gekoppelde bediening.
Verder dan industriële toepassingen
Hoewel ze aanvankelijk ontwikkeld waren voor industrieel en verkennend gebruik, suggereren de onderzoekers mogelijke toepassingen in protheses of menselijke augmentatie. Het aangetoonde vermogen van de hersenen om zich aan te passen aan extra robotledematen opent de mogelijkheid voor uitgebreide manipulatiemogelijkheden. Dit is niet de directe focus, maar het symmetrische, omkeerbare ontwerp kan waardevol zijn in gespecialiseerde omgevingen waar gebruikers meer nodig hebben dan standaard menselijke functies.
Het apparaat vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van robotica die zich echt kan aanpassen aan de beperkingen van echte omgevingen. Het gaat niet alleen om het bouwen van sterkere robots; het gaat over het bouwen van slimmere.
