Flexibele Robot “Groeit” als een Plant

Engineers van het MIT hebben een robot ontwikkeld die een ketting-achtige uitbreiding kan uitstrekken. Dit maakt de robot extreem flexibel en kan zich in meerdere verschillende configuraties vormen. Tegelijkertijd is het sterk genoeg om zware gewichten te ondersteunen of koppel te leveren, waardoor het in staat is om onderdelen in kleine ruimtes te monteren. Nadat het zijn taken heeft voltooid, kan de robot de uitbreiding intrekken en opnieuw uitstrekken met een andere lengte en vorm.

Deze nieuw ontwikkelde robot kan een verschil maken in gebieden zoals magazijnen, waar de meeste robots niet in staat zijn om zich in smalle ruimtes te manoeuvreren. De nieuwe plant-achtige robot kan worden gebruikt om producten van de achterkant van een plank te grijpen en kan zelfs rond de onderdelen van een auto’s motor bewegen om een oliekop los te draaien.

Het ontwerp is geïnspireerd door planten en de manier waarop ze groeien. In dat proces worden voedingsstoffen getransporteerd naar de punt van de plant als een vloeistof. Zodra ze de punt bereiken, worden ze omgezet in vast materiaal dat een steunende steel produceert, een beetje per keer.

De plant-achtige robot heeft een “groeipunt” of versnellingsbak, die een losse keten van in elkaar grijpende blokken in de doos trekt. Zodra ze daar zijn, vergrendelen de tandwielen de keteneenheden en geven de keten, eenheid voor eenheid, vrij totdat deze een starre uitbreiding vormt.

Team van Ingenieurs

De nieuwe robot werd deze week gepresenteerd op de IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) in Macau. In de toekomst zouden de ingenieurs graag grepen, camera’s en sensoren toevoegen die op de versnellingsbak kunnen worden gemonteerd. Dit zou de robot in staat stellen om een losse schroef aan te draaien nadat hij zijn weg heeft gevonden door het aandrijvingssysteem van een vliegtuig. Het kan ook een product ophalen zonder iets in de buurt te storen.

Harry Asada is een professor in de mechanische ingenieurswetenschap aan het MIT.

“Denk aan het vervangen van de olie in je auto,” zegt Asada. “Nadat je het motorkap hebt geopend, moet je flexibel genoeg zijn om scherpe bochten te maken, links en rechts, om bij het oliefilter te komen, en dan moet je sterk genoeg zijn om de oliefilterdop los te draaien om hem te verwijderen.”

Tongxi Yan is een voormalige graduate student in Asada’s lab en leidde het onderzoek.

“Nu hebben we een robot die dergelijke taken potentieel kan uitvoeren,” zegt hij. “Het kan groeien, intrekken en opnieuw groeien tot een andere vorm, om zich aan te passen aan zijn omgeving.”

Het team van ingenieurs bestond ook uit de MIT-student Emily Kamienski en de bezoeker Seiichi Teshigawara.

Plant-achtige Robot

Nadat ze de verschillende aspecten van plantengroei hadden gedefinieerd, keek het team naar de implementatie ervan in een robot.

“De realisatie van de robot is totaal anders dan een echte plant, maar het vertoont hetzelfde soort functionaliteit, op een bepaald abstract niveau,” zegt Asada.

De versnellingsbak was ontworpen om de “groeipunt” van de robot te vertegenwoordigen, wat equivalent is aan een knop van een plant. Dat is waar de meeste voedingsstoffen naar toe stromen en de punt een starre steel bouwt. De doos bestaat uit een systeem van tandwielen en motoren, en ze trekken een vloeibaar materiaal op. Voor deze robot is het een reeks van 3D-geprinte plastic eenheden die met elkaar zijn verbonden.

De robot kan worden geprogrammeerd om te kiezen welke eenheden te vergrendelen en welke los te laten. Dit stelt het in staat om specifieke vormen te vormen en “te groeien” in specifieke richtingen.

“Het kan op verschillende plaatsen worden vergrendeld om op verschillende manieren te buigen en een breed bereik van bewegingen te hebben,” zegt Yan.

De keten kan een gewicht van één pond ondersteunen wanneer deze is vergrendeld en star. Als een grijper eraan bevestigd zou worden, denken de onderzoekers dat het lang genoeg zou kunnen groeien om door een smalle ruimte te manoeuvreren en taken uit te voeren zoals het losdraaien van een dop.