Traditionele robotische handen hebben doorgaans nauwkeurige omgevingsinformatie en complexe programmering nodig om objecten succesvol te grijpen. Daarentegen kunnen mensen voorwerpen oppakken zonder exacte positiedata, grotendeels dankzij de natuurlijke flexibiliteit van onze handen.
Het CREATE Lab van EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) heeft zich laten inspireren door deze menselijke eigenschap en de ADAPT-hand ontwikkeld—een robotische hand die flexibele materialen gebruikt in plaats van complexe algoritmes om behendige manipulatie te bereiken.
"Als mensen hebben we niet veel externe informatie nodig om een object te grijpen, en we denken dat dit komt door de flexibele—of zachte—interacties die plaatsvinden op het raakvlak tussen een object en een menselijke hand," legt Kai Junge uit, promovendus aan de Computational Robot Design & Fabrication (CREATE) Lab van de School of Engineering, onder leiding van professor Josie Hughes.
Het ontwerp van de ADAPT-hand is opmerkelijk efficiënt. Waar traditionele robotische handen een motor per gewricht nodig hebben, gebruikt de ADAPT-hand slechts 12 motoren in de pols om haar 20 gewrichten aan te sturen. De resterende mechanische controle komt van veren die in stijfheid kunnen worden aangepast en een siliconen 'huid' die toegevoegd of verwijderd kan worden. Dankzij deze strategisch verdeelde flexibiliteit kan de hand zich aanpassen aan verschillende objecten zonder extra programmering.
Tijdens tests behaalde de hand een succespercentage van 93% bij het grijpen van 24 verschillende objecten, variërend van kleine bouten tot bananen, met bewegingen die menselijke grijppatronen met 68% overeenkomst nabootsten. De onderzoekers valideerden deze robuustheid in meer dan 300 grijpproeven, waarbij de flexibele hand werd vergeleken met een stijve variant.
Het EPFL-team bouwt nu voort op dit succes door gesloten-lusbesturing te integreren, waaronder druksensoren in de siliconen huid en kunstmatige intelligentie. "Een beter begrip van de voordelen van flexibele robots kan de integratie van robotsystemen in zeer onvoorspelbare omgevingen, of in omgevingen die voor mensen zijn ontworpen, aanzienlijk verbeteren," vat Junge samen.
Deze doorbraak, gepubliceerd in Nature Communications Engineering, laat zien hoe biomimetische flexibiliteit kan zorgen voor meer intuïtieve en aanpasbare robotmanipulatie zonder complexe programmering—en mogelijk de manier waarop robots met menselijke omgevingen omgaan ingrijpend kan veranderen.