Van stalen klauwen tot zachte handjes

Wie op internet de zoekterm ‘robothand’ intypt, stuit al snel op metalen mechanische constructies met ronkende motortjes. “Het geeft je een onpasselijk gevoel, het lijken wel klauwen”, zegt prof.dr.ir. Jo Geraedts. Zijn afstudeerder ir. Rob Scharff maakte een vriendelijker versie binnen het eerste soft robotica project van de TU.

Dat robothanden vaak op kille klauwen lijken, is niet zo vreemd. De ontwikkeling van robots begon ooit in de elektromechanica waar onderzoekers bewegingen probeerden na te bootsen met motortjes en veertjes, palletjes en schroefjes. Dat leverde ingewikkelde constructies op. “In de literatuur bestaan al handen met twintig motoren”, zegt Geraedts.

Een jaar of tien geleden vroegen onderzoekers zich af of dat niet anders kon, vertelt de hoogleraar mechatronic design. Het 3D-printen kwam op, waarmee je complexe structuren in tien micrometer hoge laagjes kunt printen. Laagje voor laagje. Met materialen die verschillen in eigenschappen, zoals stijfheid. Een andere ontwikkeling betrof het gebruik van technieken uit de natuur. Een olifant bijvoorbeeld, heeft spieren die als een helix in zijn slurf zijn gewikkeld. Door die spieren aan te trekken, kan hij zijn slurf verschillende kanten opdraaien. Die twee dingen combineerde Scharff: hij keek hoe dit via 3D-printen was na te bootsen. “Door een balg over een helix te verdraaien, kun je met luchtdruk draaiing als
in een pols creëren”, zegt Scharff. Bij soft robotica gebeurt aansturing dus op basis van kracht, niet op basis van positie. “Als je iets pakt, hou je op bij een bepaalde kracht in plaats van bij een bepaalde plaats”, legt Scharff uit.

De menselijke tast wordt dus nagebootst. Dat heeft ten opzichte van mechanische aansturing grote voordelen bij het grijpen van objecten. “Vooral als een object iets groter is of iets meer naar links of rechts ligt”, zegt Scharff. Daarnaast is het veiliger. “Met zachte materialen en kracht gestuurde bewegingen, kun je mens en robot laten samenwerken. Je kunt zelfs de robot aanraken. En in het geval van mijn afstuderen: een hand geven.”

In de donkerblauwe, flexibele hand die Scharff in samenwerking met het Belgische bedrijf Materialise ontwikkelde, zitten luchtkamers. Als je daar in knijpt, neemt de druk toe. De robot ‘voelt’ dat je hem een hand geeft. Hoe steviger, hoe hoger de druk in zijn luchtkamers en hoe harder hij jou ‘knijpt’.
Alle beweging gebeurt met lucht, via een compressor. “Je hebt dus geen elektronica in die hand, waardoor je ook met vloeistoffen en zand kunt werken”, zegt Geraedts. Toepassingen zijn mogelijk actieve orthesen, zoals een handschoen. “Als het een ding is met vijf metalen glimmende klauwen die geluidjes maken, voelt het niet goed. Als hij donkerblauw is en er uitziet als een hand, zeggen mensen: wow!”

Prof.dr.ir. Jo Geraedts: ” Als hij donkerblauw is en er uitziet als een hand, zeggen mensen: wow!”

Naar bed met een robot
Door Somnox stevig te omarmen neemt hij jouw ademhaling over en maakt hij die rustiger. Uit onderzoek blijkt dat je dan makkelijker in slaap valt. Derdejaars student technische informatica Job Engel demonstreerde knuffelrobot Somnox voor mensen met slaapproblemen op de jaarlijkse Exhibition of  Minors. Hier laten studenten hun prototypes zien van diverse minor-opleidingen, zoals robotica.

Foto © Sam Rentmeester . 20160308 . Sonmox, slaaprobot, minor IO, Delft Integraal DI // thema

Foto © Sam Rentmeester . 20160308 . Sonmox, slaaprobot, minor IO,
Delft Integraal DI // thema Robot

Blijf op de hoogte van het onderzoek

Ontvang de Delft Integraal nieuwsbrief 4 keer per jaar