Robothand overtreft menselijke behendigheid (Video)

Robotische handen worden vaak ontworpen naar het model van de menselijke hand. Dat betekende echter ook dat ze de beperkingen van de menselijke hand overnamen. Hoewel menselijke geïnspireerde robotarmen en bionische handen prima kunnen grijpen, tillen en knijpen, blijven ze beperkt door wat wij denken dat mogelijk is.

Stel je eens voor: wat zouden we kunnen doen met meer dan één duim? Of als onze vingers ook naar buiten konden buigen, in plaats van alleen naar de handpalm? Zou één hand meerdere taken tegelijk kunnen uitvoeren, zoals een pen oppakken terwijl een fles wordt vastgehouden?

“De beperkingen van de menselijke hand worden duidelijk wanneer je probeert objecten onder meubels te bereiken of achter planken vandaan te pakken, of wanneer je tegelijkertijd een fles wilt vasthouden en een chip oppakt,” zegt Aude Billard, hoofd van het Learning Algorithms and Systems Laboratory (LASA) bij EPFL.
Om deze grenzen te doorbreken, ontwikkelde het team een modulair, uiterst behendig robotontwerp. De hand beschikt over maximaal zes identieke vingers met siliconen tips en kan 33 verschillende menselijke grijpbewegingen uitvoeren. In tegenstelling tot de asymmetrische menselijke hand heeft deze hand een symmetrisch ontwerp, waardoor elke combinatie van vingers een duimachtige grip kan vormen.

De buitenste twee vingers kunnen bovendien worden verplaatst om aan beide zijden van de hand opposabele duimen te vormen. Dat betekent twee duimen per hand – een duidelijk voordeel ten opzichte van de menselijke hand. Dankzij het symmetrische ontwerp zijn er bovendien geen beperkingen meer van een vastgestelde “palm” of “handrug”; de vingers kunnen simpelweg naar achteren buigen en de functies omkeren.

Voor situaties waarin een object buiten bereik ligt, kan de robothand zelfs loskoppelen van de robotarm. Elke vinger werkt autonoom, waardoor de hand zichzelf kan verplaatsen en taken kan uitvoeren op moeilijk bereikbare plekken.
“Ons apparaat voert betrouwbaar ‘loco-manipulatie’ uit: een combinatie van stationaire grijpfuncties en autonome mobiliteit. Dit biedt enorme mogelijkheden voor industriële, service- en verkenningsrobotica,” legt Billard uit.
Hoewel de hand doet denken aan het fictieve ‘Thing’ van de Addams Family, is het in werkelijkheid natuurinspiratie die centraal staat.

De onderzoekers zien brede toepassingen, vooral in omgevingen die hoge behendigheid, flexibiliteit, compacte systemen en autonome besturing vereisen. In de medische sector zou de hand bijvoorbeeld een nieuwe dimensie kunnen toevoegen aan robotchirurgie, waarbij meerdere gereedschappen tegelijk worden gehanteerd, wat snelheid en nauwkeurigheid aanzienlijk kan verbeteren.

Ook in defensie, bijvoorbeeld bij het ontmantelen van explosieven of het ophalen van objecten uit gevaarlijke of krappe ruimtes, biedt de hand duidelijke voordelen. Industriële assemblage, waar vaak delicate en meervoudige handelingen nodig zijn, is eveneens een geschikte toepassing. In feite kan elk beroep of taak die fijne motoriek vereist – van naaien tot koffiebereiding – profiteren van dit systeem.

Hoewel de hand momenteel niet als prothese is ontworpen, achten de onderzoekers het goed mogelijk om dit in de toekomst aan te passen.