- Onzichtbare, silliconen-achtige robotklauw vangt langszwemmende vissen
- Stanford’s pneumatische robotslang gaat in de toekomst levens redden
- Ocado’s robottentakel pakt groenten en fruit zonder deze te beschadigen
- Robot-hartpomp blaast patiënten nieuw leven in
Als je het woord robot hoort, denk je meestal aan koude, harde machines van staal en kunststof met scherpe randen en krachtige servo’s. Ze staan langs assemblagelijnen in een regen van vonken auto-onderdelen te lassen of artikelen in te pakken voor verzending. Of misschien, als je de ontwikkelingen in de robotica volgt, denk je aan ‘cobots’ – robots die speciaal gemaakt zijn om veilig met mensen te kunnen samenwerken. Ze kunnen iemands aanwezigheid voelen en bijvoorbeeld langzamer bewegen om te voorkomen dat ze ongelukken veroorzaken.
Maar de nieuwste robots zijn niet langer groot, lomp en hard. Ze zijn zacht en eigenlijk een beetje creepy. Ze bewegen ritmisch en hebben wat weg van slangen, rupsen en inktvissen. Zo stellen we ons robots meestal niet voor en de manier waarop ze bewegen is op z’n zachtstgezegd verontrustend. Ze zijn echter ontworpen om problemen aan te pakken die conventionele robots niet kunnen oplossen. Deze geavanceerde soft robots geven ons een kijkje in de toekomst van de automatisering.
Voor sommige problemen heeft de robotica zijn grenzen bereikt. Voor automatisering is bijvoorbeeld vaak interactie nodig met kwetsbare of breekbare dingen. In de agrarische sector moeten robots fruit kunnen vastpakken en in de zorg moeten ze de lever van een patiënt tijdens een operatie kunnen draaien of verplaatsen – zonder schade aan te richten. Denk bijvoorbeeld ook aan het overzetten van vissen van de ene tank naar de andere of het toepassen van directe hartstimulatie. Deze taken kunnen we niet aan conventionele robots overlaten. Een robotklauw van kunststof en staal, al is hij nog zo voorzichtig, zal vissen waarschijnlijk vermorzelen, bananen fijnknijpen en niets overlaten van het hart van de patiënt op de operatietafel. Voor dit soort taken heb je iets zachts nodig, iets dat dingen kan vastpakken zonder ze kapot te maken.
Onzichtbare, siliconen-achtige robotklauw vangt langszwemmende vissen
Wetenschappers van het MIT werken al een tijdje aan zachte robotica. Hun laatste project was het ontwikkelen van een robot die een zwemmende vis kan vangen zonder het beest te verwonden. Het struikelblok was dat de materialen die tot dusver gebruikt werden – zoals doorzichtig silicone – óf niet veilig genoeg waren, óf niet onzichtbaar genoeg. Zelfs de meest transparante kunststoffen en gels ontkomen niet aan de hypergevoelige zintuigen van de vis. Hun oplossing was een speciale hydrogel, een stof die uit polymeer en bijna 80 procent water bestaat. Dit materiaal was eigenlijk te zacht voor deze specifieke toepassing en daarom ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe formule die gehard wordt door UV-licht. Hierdoor blijft het materiaal zacht en soepel en biedt het tegelijkertijd de benodigde sterkte. Het resultaat was een bijna onzichtbare hydraulische klauw die een zwemmende vis kan vangen en ongedeerd weer los kan laten. En het allermooist is dat – omdat het materiaal voornamelijk uit water bestaat – de vis er waarschijnlijk bijna niets van voelt. Dit onderzoek heeft het ook mogelijk gemaakt om nieuwe manieren te ontwikkelen om de onzichtbare klauw te bewegen te besturen, wat de weg vrijmaakt voor toekomstige ontwikkelingen in deze fascinerende technologie. De potentiële toepassingen zijn eindeloos: van het gebruik bij onderwater research tot zachte manipulatie van weefsels en organen bij chirurgische ingrepen.
Stanford’s pneumatische robotslang gaat in de toekomst levens redden
Onderzoekers van Stanford University zijn bezig met de ontwikkeling en het testen van nóg vreemdere robots. Stel je een binnenstebuiten gekeerde slang van doorzichtig, zacht plastic voor die bestaat uit drie ‘kamers’. Wanneer de slang met lucht gevuld wordt, perst de slang extra plastic uit zodat het ding als een soort ballon groeit – maar dan alleen aan de voorkant en in de lengte. De robotslang kan een lengte van maar liefst 72 meter bereiken. Dankzij sensoren in zijn kop is de robotslang in staat om obstakels te ontwijken en als de luchtstroom in zijn kamers wordt aangepast, verandert de slang van richting. Hij kan een snelheid bereiken van 35 kilometer per uur en bovendien kronkelt hij makkelijk om hoeken.
Het team, onder leiding van Elliot Hawkes, onderzoekt wat deze eenvoudige robot allemaal kan doen – en ze worden voortdurend verrast. Omdat de robot zacht is en ‘groeit’ met perslucht, is het apparaat in staat om kleine scheurtjes te vinden en daar tussendoor te glippen. Wanneer hij zichzelf vervolgens opblaast, kan hij bijvoorbeeld zware voorwerpen optillen. In minuscule vorm kan de slang tijdens een medische ingreep via een ader ingebracht worden om op veilige manier bij een orgaan – bijvoorbeeld het hart – te komen. De huidige katheters zijn hard en niet erg buigzaam, wat kan leiden tot schade aan bloedvaten en organen. Andere potentiële toepassingen – met grotere, sterkere versies van de robotslang – zijn bijvoorbeeld zoek- en reddingswerk.
Ocado’s robottentakel pakt groenten en fruit zonder deze te beschadigen
Deze zachte robots zijn allemaal, zoals eerder gezegd, best een beetje creepy, maar van de fruitgrijper van Ocado krijgen we helemaal de kriebels. Deze trillende grijper pakt een limoen en doet deze in een zak. Vervolgens pakt de gelatine-achtige tentakel de zak vast. Ocado is een online kruidenier die producten in het assortiment heeft die snel beschadigen. Alex Harvey, hoofd robotica en autonome systemen van het bedrijf, vertelde Wired: “We hebben 48.000 verschillende voedselproducten in het magazijn en het feit dat ze allemaal anders van vorm en afmeting zijn, maakt het vanuit het oogpunt van automatisering een echte uitdaging.” Standaard magazijnrobots kunnen ze niet gebruiken, vandaar dat ze hebben besloten om gebruik te maken van de Soma robotarm. Met zijn zachte tentakel kan hij bijna alle kwetsbare groente en fruitproducten zonder problemen vastpakken en inpakken.
Robot-hartpomp blaast hartpatiënten nieuw leven in
Ook artsen hebben zachte grijprobots in het vizier en doen onderzoek naar hoe deze grijpers hartpatiënten kunnen helpen. Er zijn al mechanische hartpompen, maar deze machines staan direct in contact met het bloed van de patiënt. Om het risico op stolsels te minimaliseren moeten patiënten vervolgens zware bloedverdunners slikken. Nu hebben onderzoekers aan de Harvard’s School of Engineering and Applied Sciences een nieuw ontwerp gemaakt met een luchtpomp waarmee een zachte robothand het hart voorzichtig kan masseren, waardoor het bloed kan blijven rondpompen. Het is aan het hart bevestigd met een gel, een zuigmechaniek en hechtingen, en de pompkracht en -snelheid is volledig aangepast aan wat de patiënt nodig heeft. Het systeem wordt nog verder getest en dient in de toekomst als tijdelijke oplossing totdat het hart hersteld is, zegt Frank Pigula, een arts en onderzoeker van deze nieuwe technologie. “Op een dag werkt dit robotische omhulsel zo goed dat de levenskwaliteit van de patiënt erdoor aanmerkelijk verbetert of zelfs in grote mate herstelt.”
De ontwerpen van al deze zachte robots bevinden zich nog in de beginfase en maken nog gebruik van een externe pomp voor de levering van de vloeistof of lucht waardoor ze kunnen bewegen. De potentiële toepassingen van deze nieuwe generatie robots is echter onvoorstelbaar. Pneumatische reddingsslangen persen zich in de toekomst door barsten heen om zware puinstukken op te tillen. Weer andere zachte robots masseren straks een hart op zo’n manier dat het kan blijven pompen. De toekomst van machines is niet alleen ‘hard science’, maar ook zachte robots.
