15/02/2024
Door Ad Spijkers
Onderzoekers van Amolf hebben een methode ontwikkeld om zonder ingebouwde sensoren de interactie van zachte robots met de omgeving te meten.
Met een korte knijp weet je of een avocado, perzik of tomaat rijp is. Dit doet een zachte robothand bijvoorbeeld ook tijdens het geautomatiseerd oogsten. Maar tot nu toe had zo’n grijper sensoren in zijn 'vingers' nodig om te bepalen of het fruit rijp genoeg was. Shibo Zou en Bas Overvelde van de Amolf Soft Robotic Matter Group in Amsterdam hebben een externe methode ontwikkeld om de interactie van zachte robots met hun omgeving te meten, waarbij geen ingebouwde sensoren nodig zijn. De techniek kan eenvoudig worden toegepast op een reeks bestaande zachte robots.
Externe sensor
"Hoe kunnen we zachte robots iets laten voelen zonder dat er ingebouwde sensoren nodig zijn? Dat kunnen we doen door de druk extern te meten", aldus Overvelde. Samen met Zou en onderzoekers van de TU Eindhoven ontwikkelde hij een systeem om extern te meten hoe zachte robotvingers reageren op interacties met de omgeving.
Dat doen de onderzoekers door de luchtdruk te meten die nodig is om de robotvingers te bewegen. Dat komt doordat de vingers iets vastgrijpen doordat ze als een ballon worden opgeblazen. Als ze tijdens het vastgrijpen iets tegenkomen, kost het meer kracht om ze op te blazen. Deze extra kracht kan extern worden gemeten, waardoor er geen sensoren nodig zijn in de robotvingers. Zou legt uit: "Effectief gebruiken we één ballon (ons meetsysteem) om een andere ballon (de opblaasbare robotvingers) op te blazen terwijl ze iets vastgrijpen. Tegelijkertijd meten we hoeveel druk dit vergt. Dit vertelt ons iets over het oppervlak of object dat de zachte robot vastgrijpt. Het systeem gebruikt deze informatie om te bepalen wat het vervolgens moet doen."
Eén van de aangepaste zachte grijpers kan tomaten plukken. De robot pakt met vier zachte vingers een tomaat vast en plukt deze vervolgens door deze te draaien. Door tijdens het grijpproces de druk te meten, weet de robot of hij de tomaat goed vasthoudt. De robotarm kan ook tomaten sorteren. Bij een overrijpe tomaat meet het systeem minder druk dan bij een rijpe tomaat en legt daardoor de overrijpe tomaat opzij.
Breed toepasbaar
Deze beslissingen en acties worden bepaald door de drukregelaar die de onderzoekers ontwikkelden. Dankzij dit externe apparaat hebben de vingers geen sensoren meer nodig. Overvelde: "Sensoren zijn hard; niet ideaal voor zachte robotvingers. Bovendien moet je voor elke toepassing nieuwe sensoren ontwikkelen. Die moeten ook geschikt zijn voor gebruik in hun omgeving, bijvoorbeeld voeding of medische toepassingen. We hebben een plug-and-play (retrofit)-systeem ontwikkeld en aangetoond dat dit zonder veel aanpassingen op een breed scala aan zachte robots kan worden gebruikt.” Tomaten plukken is slechts één toepassing.
In samenwerking met onderzoekers van onder meer TU Delft heeft het team aangetoond dat het nieuwe systeem ook kan worden gebruikt om extern een miniatuurzuignap te besturen die wordt gebruikt bij een minimaal invasieve medische procedure, zoals endoscopie. Daardoor kan deze zuignap nu meten welk soort weefsel hij vastgrijpt, wat resulteert in minder weefselbeschadiging.
Andere zachte robots waarop het meetsysteem is toegepast, kunnen de afmetingen, vorm of ruwheid van een object bepalen. De kracht van het systeem is, dat het eenvoudig toepasbaar is op een breed scala aan zachte robots. Nu willen de onderzoekers behalve stijfheid of maat ook andere soorten metingen ontwikkelen, zoals massa.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Amolf/TU Delft