Perinteiset robottikädet vaativat yleensä tarkkaa tietoa ympäristöstä ja monimutkaista ohjelmointia onnistuakseen tarttumaan esineisiin. Ihmiset sen sijaan kykenevät poimimaan esineitä ilman tarkkoja sijaintitietoja, mikä johtuu pitkälti käsien luonnollisesta joustavuudesta.
EPFL:n (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) CREATE-laboratorio on saanut inspiraationsa tästä inhimillisestä kyvystä kehittäessään ADAPT-käden—robottikäden, joka hyödyntää joustavia materiaaleja monimutkaisten algoritmien sijaan saavuttaakseen sorminäppäryyden.
"Ihmisenä emme tarvitse kovin paljon ulkoista tietoa tarttuaksemme esineeseen, ja uskomme, että tämä johtuu joustavista eli pehmeistä vuorovaikutuksista esineen ja ihmiskäden välillä", selittää tohtorikoulutettava Kai Junge, joka työskentelee professori Josie Hughesin johtamassa Computational Robot Design & Fabrication (CREATE) -laboratoriossa.
ADAPT-käden rakenne on poikkeuksellisen tehokas. Siinä missä perinteinen robottikäsi vaatisi moottorin jokaiseen niveleen, ADAPT-käsi käyttää vain 12 moottoria ranteessa ohjatakseen 20 niveltään. Loput mekaanisesta hallinnasta hoidetaan säädettävillä jousilla sekä silikonisella "iholla", joka voidaan lisätä tai poistaa tarpeen mukaan. Tämä strategisesti jaettu joustavuus mahdollistaa käden mukautumisen erilaisiin esineisiin ilman lisäohjelmointia.
Testauksessa käsi saavutti 93 % onnistumisprosentin 24 erilaisen esineen, pultista banaaniin, tarttumisessa. Liikkeet muistuttivat ihmisen tarttumismalleja 68 %:n samankaltaisuudella. Tutkijat vahvistivat tämän toimintavarmuuden yli 300 tartuntakokeella, joissa joustavaa kättä verrattiin jäykkään versioon.
EPFL:n tiimi jatkaa nyt kehitystyötä integroimalla suljetun kierron ohjausjärjestelmiä, kuten painesensoreita silikonikuoreen ja tekoälyä. "Pehmeiden robottien etujen parempi ymmärtäminen voisi merkittävästi parantaa robottijärjestelmien integroitumista arvaamattomiin ympäristöihin tai ihmisten käyttöön suunniteltuihin tiloihin", Junge tiivistää.
Tämä läpimurto, joka on julkaistu Nature Communications Engineering -lehdessä, osoittaa, kuinka biomimeettinen joustavuus mahdollistaa intuitiivisemman ja mukautuvamman robottimanipulaation ilman monimutkaista ohjelmointia—ja voi mullistaa tapaa, jolla robotit toimivat ihmisten ympäristöissä.