24/11/2022
Door Ad Spijkers
Onderzoekers aan de University of Colorado Boulder werken aan een robot die het leven in chemisch laboratoria veiliger maakt.
Het werk van chemici beïnvloedt bijna elk aspect van het moderne leven, van het ontwikkelen van levensreddende vaccins en medicijnen tot het ondersteunen van de industrie, landbouw, materiaalwetenschap en de energiesector. Gezien het belang van hun werk is het verrassend dat sommige van de meest tijdrovende taken nog steeds op dezelfde manier worden uitgevoerd als een eeuw geleden.
Laboratoriumprocessen zijn vaak handmatig en repetitief en ze vereisen taakbewaking op laag niveau. Pogingen om dit te veranderen zijn beperkt gebleven, vooral omdat chemielaboratoria risicovolle omgevingen zijn. Blootstelling aan giftige chemicaliën, branden en explosies kost jaarlijks duizenden gewonden.
Robotisering
Een team van onderzoekers van University of Colorado Boulder wil daar in het project 'Human-Robot Collaboration for the Future of Organic Synthesis' verandering in brengen. Een interdisciplinair team wil enkele van de meest tijdrovende taken naar robots verschuiven door nieuwe, open-source robotsoftware en innovatieve hardware-ontwerpen te ontwikkelen.
Het doel is om technologie te ontwikkelen die de handen van de scheikundigen kunnen zijn. Hierdoor worden mensen vrij gemaakt om het harde cognitieve werk te kunnen doen dat alleen mensen kunnen doen. Assistenten voor robotchemie zou de chemie wereldwijd kunnen helpen transformeren, waardoor de vooruitgang op kritieke gebieden zoals biogeneeskunde, materiaalwetenschap en energieproductie en -opslag kan worden versneld.
Een promovendus aan de universiteit heeft de afgelopen drie jaar een laboratoriumrobot ontwikkeld die repetitieve chemische reacties automatiseert. Het nieuwste prototype kan nauwkeurige hoeveelheden natte en droge reagentia verwarmen, afkoelen en roeren. Deze technologie wordt nu gecommercialiseerd met de lancering van het bedrijf Chembotix. Als aanvulling hierop brengt de universiteit expertise in mens-robot-interactie in (foto).
Uitdaging
Het ontwerpen van een robot die naast mensen kan opereren in rommelige en drukke ruimtes waar gevaarlijke chemicaliën aanwezig zijn, is geen geringe uitdaging. De meeste mobiele robots vertrouwen op visuele aanwijzingen voor navigatie, maar wanneer objecten of mensen zichtlijnen belemmeren heeft visuele informatie beperkingen. Om dit probleem aan te pakken, willen de onderzoekers een flexibele kunstmatige huid op de robot plaatsen die is voorzien van versnellingsmeters, naderings- en druksensoren. Om een robot in deze context effectief te laten zijn, moeten zijn acties vertrouwen opbouwen. Het is niet genoeg dat het nooit met iets of iemand in botsing komt; mensen moeten zich er ook prettig en veilig bij voelen.
De onderzoekers gaan een geavanceerde commerciële robot aanpassen. Deze wordt gebruikt voor het ontwikkelen van software om de samenwerking tussen robot en mens te vergemakkelijken. Zo moet de robot een verbeterd vermogen krijgen om specifieke objecten in een rommelige ruimte te selecteren op basis van verbale aanwijzingen van een mens. Een ander doelstelling is het helpen van robots om actieve groepsgesprekken te herkennen die niet onderbroken mogen worden.
Het team begint met de nodige relevante ervaring en kennis. Hun werk heeft het potentieel om scheikundig onderzoek op veel verschillende gebieden te versnellen. Het zal ook verreikende gevolgen hebben voor vergelijkbare ontwikkelingen op andere gebieden. Een robot die zich in een druk chemisch laboratorium kan verplaatsen, nuttige taken kan uitvoeren en tegelijkertijd gevaarlijke chemicaliën veilig kan hanteren, zal ook in staat zijn tot veel minder uitdagende taken.
Foto: University of Colorado Boulder