Onderzoeksvideo laat zien dat robotachtige hand die een aluminium plaat verbrijzelt een mens kan liefhebben

De meest geliefde humanoïde robots in de popcultuur delen een gemeenschappelijk persoonlijkheidstype dat een mix is ​​van behulpzaam en gezelligheid. Ze koken, maken schoon, doen de was en gaan naar high-five you, zoals de echte robotic homie die ze zijn. En dankzij een groep onderzoekers zijn dit soort machines misschien niet lang beperkt tot science-fiction.

Maak kennis met de robothand ADEPT, wat een afkorting is Adaptief gestuurd via elastische passieve transmissies. Het is 3D-geprint, kan een bal vangen, een blik pletten en een shaka opwerpen.

Kevin O'Brien, een universitair hoofddocent aan de Cornell University en de hoofdauteur van het onderzoek dat woensdag in het tijdschrift is gepubliceerd Science Robotics, vertelt omgekeerde het simplistische ontwerp zou de mogelijkheden van robots die al in de komende jaren bestaan, kunnen verbeteren.

"We hebben het in eerste instantie ontworpen voor gebruik in prothesen, maar de mogelijkheden zijn eindeloos", zegt O'Brien. "De technologie kan nuttig zijn in elk gekoppeld robotsysteem van legged robots zoals de Spot Mini van Boston Dynamics, tot het verbeteren van de sterkte en gevoeligheid van de handen van Pepper.

"Het is mogelijk dat je robots binnen één of twee jaar met onze technologie kunt zien."

Hoewel de mogelijkheden om u te doppen ongeëvenaard zijn, zijn het de materialen waaruit ADEPT bestaat en die echt van spel veranderen. Alle componenten zijn gemaakt van elastomeer, een rubberachtig polymeer dat voelt en werkt als een menselijke huid wanneer het wordt uitgerekt en gespannen.

Zes kleine elektromotoren zijn ondergebracht in de palm, regelen hoe deze zich uitstrekt en krullen met zijn vingers, door kronkelende en afwikkelende snaren zoals menselijke pezen. O'Brien en zijn collega's noemden deze robot grijpende techniek elastomere passieve transmissies of EPT in het kort.

Dit wordt aangevuld door sensoren waarmee ADEPT de nabijheid van een object kan detecteren en hoe strak het wordt vastgehouden. Door deze combinatie kan de hand gemakkelijk worden geopend wanneer hij snel moet worden gevangen of meer kracht moet uitoefenen wanneer een aluminium blik moet worden verpletterd. Dit soort reflexen komt van nature voor de mens, maar het leren van ADEPT om snel iets te begrijpen duurde maanden.

"Het meest opwindende deel van het onderzoek was de eerste keer dat de hand zijn reflexen gebruikte om een ​​bal te vangen," zei O'Brien. "We hebben die dag een uur besteed aan het vangen van verschillende voorwerpen; de eenvoudige demonstratie was een welkome validatie voor de vele maanden van hard werken en moeilijke engineering."

Dit is een verdere iteratie van een lange reeks robothanden en -armen. Veel van de voorgangers van ADEPT zijn rigide en zien meer klauwen dan handen. Zachte robothanden bleken veel flexibeler te zijn, maar om hen te laten reageren en zich als een mens te bewegen, hebben O'Brien en zijn partners een pioniersrol vervuld.

Dankzij hen kunnen we het Spot Mini-spel bij ons laten vangen of krijgen dat Pepper ons een koude gooit.

Abstract

Een nieuw mechanisch systeem heeft wetenschappers in staat gesteld om prothetische handen te ontwikkelen die sterk genoeg zijn om een ​​blik te pletten en reactief genoeg om een ​​bal te vangen. De compacte en kosteneffectieve technologie is een vertrek van de dure en onhandige motoren die de meeste prothetische vingers besturen die er tegenwoordig bestaan. De grijpkracht, de grijpsnelheid en de diversiteit aan bewegingen van zelfs de meest geavanceerde prothetische handen verbleken in vergelijking met die van een menselijke hand. Gebruikersstudies hebben aangetoond dat 90% van de patiënten met prothesen hun hand te langzaam vinden en 79% vindt het te zwaar. Daarom blijft het een uitdaging om eenvoudigere ontwerpen te ontwerpen voor robothanden zonder voldoende precisie, kracht en snelheid op te offeren. Kevin O'Brien en collega's hebben dit probleem aangepakt door een cilindrisch katrolensysteem te creëren dat bestaat uit riemen die zijn gewikkeld om wielvormige tandwielen (vaak gebruikt in de mechanica van motorvoertuigen). De resulterende cilinders, nagesynchroniseerde elastomere passieve transmissies (of EPT's), kunnen de grijpkracht en contactsnelheid met een voorwerp op verzoek fijn afstemmen door de spanning in een draad in te stellen die rond de wielen wordt gewikkeld en de cilinderbeweging regelen. De ingenieurs gebruikten EPT's om een ​​volledig driedimensionale geprinte prothetische hand te maken, die een bijna drievoudige toename van de grijpkracht liet zien, terwijl ze nog steeds snelle vingersluitingssnelheden (in seconden) handhaafden in vergelijking met stijve spoelen. Met een gewicht van ongeveer evenveel als een menselijke hand kon de prothese zware voorwerpen vasthouden, zoals een sleutel. De onderzoekers geloven dat EPT's kunnen worden toegepast op andere apparaten, zoals robotachtige pezen, zachte exosuits en bio-geïnspireerde mobiele robots.