Τα παραδοσιακά ρομποτικά χέρια συνήθως απαιτούν ακριβείς πληροφορίες για το περιβάλλον και περίπλοκο προγραμματισμό για να πιάσουν με επιτυχία αντικείμενα. Αντίθετα, οι άνθρωποι μπορούν να σηκώσουν αντικείμενα χωρίς να χρειάζονται ακριβή δεδομένα θέσης, κυρίως χάρη στη φυσική συμμόρφωση των χεριών μας.
Το εργαστήριο CREATE του EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) άντλησε έμπνευση από αυτή την ανθρώπινη ικανότητα για να αναπτύξει το χέρι ADAPT—ένα ρομποτικό χέρι που χρησιμοποιεί συμμορφωτικά υλικά αντί για πολύπλοκους αλγορίθμους, ώστε να επιτυγχάνει επιδέξιο χειρισμό.
"Ως άνθρωποι, δεν χρειαζόμαστε πραγματικά πολλές εξωτερικές πληροφορίες για να πιάσουμε ένα αντικείμενο, και πιστεύουμε ότι αυτό οφείλεται στις συμμορφωτικές—ή μαλακές—αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν στη διεπαφή μεταξύ αντικειμένου και ανθρώπινου χεριού," εξηγεί ο Kai Junge, υποψήφιος διδάκτορας στο CREATE Lab της Σχολής Μηχανικών, υπό την καθοδήγηση της καθηγήτριας Josie Hughes.
Ο σχεδιασμός του χεριού ADAPT είναι εντυπωσιακά αποδοτικός. Ενώ τα παραδοσιακά ρομποτικά χέρια απαιτούν έναν κινητήρα για κάθε άρθρωση, το χέρι ADAPT χρησιμοποιεί μόνο 12 κινητήρες τοποθετημένους στον καρπό για να ελέγχει 20 αρθρώσεις. Ο υπόλοιπος μηχανικός έλεγχος επιτυγχάνεται μέσω ελατηρίων που ρυθμίζονται ως προς τη σκληρότητα και ενός "δέρματος" σιλικόνης που μπορεί να προστεθεί ή να αφαιρεθεί. Αυτή η στρατηγικά κατανεμημένη συμμόρφωση επιτρέπει στο χέρι να προσαρμόζεται σε διάφορα αντικείμενα χωρίς επιπλέον προγραμματισμό.
Σε δοκιμές, το χέρι πέτυχε ποσοστό επιτυχίας 93% στο πιάσιμο 24 διαφορετικών αντικειμένων, από μικρά μπουλόνια έως μπανάνες, με κινήσεις που μιμήθηκαν τα ανθρώπινα μοτίβα πιασίματος με ομοιότητα 68%. Οι ερευνητές επικύρωσαν αυτή τη στιβαρότητα μέσα από πάνω από 300 πειράματα πιασίματος, συγκρίνοντας το συμμορφωτικό χέρι με μια άκαμπτη εκδοχή.
Η ομάδα του EPFL συνεχίζει πάνω σε αυτή την επιτυχία, ενσωματώνοντας στοιχεία ελέγχου κλειστού βρόχου, όπως αισθητήρες πίεσης στο δέρμα σιλικόνης και τεχνητή νοημοσύνη. "Μια καλύτερη κατανόηση των πλεονεκτημάτων των συμμορφωτικών ρομπότ θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την ενσωμάτωση ρομποτικών συστημάτων σε ιδιαίτερα απρόβλεπτα περιβάλλοντα, ή σε περιβάλλοντα σχεδιασμένα για ανθρώπους," συνοψίζει ο Junge.
Αυτή η καινοτομία, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications Engineering, δείχνει πώς η βιομιμητική συμμόρφωση μπορεί να επιτρέψει πιο διαισθητικό και προσαρμοστικό ρομποτικό χειρισμό χωρίς να βασίζεται σε πολύπλοκο προγραμματισμό—με προοπτική να μεταμορφώσει τον τρόπο που τα ρομπότ αλληλεπιδρούν με ανθρώπινα περιβάλλοντα.