Hysteretisch ventiel laat zachte robots soepel lopen

De Nederlandse TU Eindhoven laat dankzij een slim ontworpen drukventiel zachte robots zonder computerbesturing reageren op hun omgeving.

Trefwoorden: #robot, #ventiel

Lees verder

research

( Foto: TU/e )

ENGINEERINGNET.BE - Het hart van de nieuwe zachte robot is een 'hysteretisch ventiel', zoals de onderzoekers hun uitvinding noemen. In een computermodel ontwierpen zij eerst eigenschappen zoals de stijfheid van de minuscule flapjes in de ventielopening.

Daarna werden de ventielen gemaakt door siliconenrubber in een nauwkeurig 3D-geprinte mal te gieten. Met een laser sneden ze daarin kleine inkepingen. Zo ontstaat een ventiel dat normaal dicht is, opeens opengaat als de druk hoog genoeg is, en pas weer sluit als de druk een stuk is gezakt.

Sluit je dit ventiel aan op een pomp en reservoir, dan ontstaat vanzelf een ritme van druk opbouwen en lucht doorlaten. Zo worden de spieren van de zachte robot afwisselend opgepompt en ontspannen.

Het nieuwe onderdeel bleek verborgen krachten te hebben, stelt promovendus Luuk van Laake. "Toen we een computermodel maakten van twee van zulke ventielen die waren aangesloten op hetzelfde reservoir, bleken ze heel precies om en om in beweging te komen. Compleet onverwacht, maar het bleek ook echt te werken."

Zo konden de onderzoekers een vierpotige robot bouwen met een natuurlijk loopritme, zonder commando's van buitenaf. Ook een zachte grijphand met vijf ritmisch trommelende vingers bleek haalbaar.

Van Laake: "Uiteindelijk wil je een robot die vanzelf van loopritme verandert als hij een obstakel tegenkomt, puur omdat de spieren en gewrichten reageren op de tegendruk."

Dat reageren op de omgeving lukt in het lab al aardig. Als de onderzoekers kortstondig een luchtslangetje afsluiten door er even in te knijpen, verandert de druk in het robotlichaam. De robot schakelt dan naar een ander loopritme. "Onze zachte robot kan reageren op de omgeving zonder dat daar opdrachten van een centrale computer voor nodig zijn", aldus Van Laake.

 

Overvelde: "Je ziet hier hoe je met simpele onderdelen complex gedrag kunt maken, zonder een computer die elke beweging heeft voorgekauwd."

Een zachte robot die beweegt door ingebouwde natuurlijke reflexen scheelt, volgens Van Laake, niet alleen rekenkracht, maar ook energie. "In levende wezens zie je ook dat veel beweging en gedrag voortkomt uit de bouw van het lichaam en de mechanica van spieren, in plaats van te worden voorgeschreven vanuit de hersenen."

Zo balanceert ons hart automatisch de druk in de linker- en rechterkamer en hergebruiken we de elastische energie die tijdens het lopen bij elke stap wordt opgeslagen in onze pezen. Van Laake: "Dat blijkt enorm efficiënt. Er is wat dat betreft nog veel gedrag om te verkennen."