"Hoe kunnen we zachte robots iets laten voelen zonder dat we sensoren moeten inbouwen? Dat is nu gelukt door van buitenaf de druk te meten," legt Bas Overvelde uit. Samen met onder andere AMOLF-onderzoeker Shibo Zou en Eindhoven Universiteit ontwikkelde hij een systeem om van buitenaf te meten hoe zachte robotvingers reageren op interactie met de omgeving.
Dat doen de onderzoekers door de luchtdruk te meten die nodig is voor het bewegen van de robotvingers. Die vingers pakken namelijk iets vast doordat ze worden opgeblazen als een ballon. Komen ze tijdens het grijpen iets tegen, dan kost het meer kracht om ze op te blazen, net alsof je in een ballon knijpt terwijl je die opblaast. Hoeveel meer kracht, dat kun je van buitenaf meten. Zo zijn er dus geen sensoren meer nodig in de robotvingers zelf.
Zou legt uit: "Eigenlijk blazen we met de ene ballon, ons meetsysteem, de andere opblaasbare robotvingers op terwijl ze iets grijpen. Tegelijk meten we hoeveel druk daarvoor nodig is. Dat zegt iets over het oppervlak of object dat de zachte robot grijpt. Die informatie gebruikt het systeem om te bepalen wat het vervolgens moet doen."
Een van de zachte grijpers die de onderzoekers aanpasten kan tomaten plukken. De robot pakt een tomaat met vier zachte vingers vast en plukt hem dan door te draaien. Door bij het grijpen de druk te meten weet de robot of hij de tomaat goed vast heeft. De robotarm kan ook tomaten sorteren. Bij een overrijpe tomaat meet het systeem minder druk dan bij een rijpe en legt hem dan aan de kant.

Breed toepasbaar
Al die beslissingen en handelingen worden bepaald door de drukregelaar die de onderzoekers ontwikkelden. Van buitenaf dus, zonder dat sensoren in de vingers nodig zijn. Overvelde legt uit: "Sensoren zijn hard. Dat is niet ideaal voor zachte robotvingers. Bovendien moet je voor elke toepassing nieuwe sensoren ontwikkelen en moeten ze ook geschikt zijn voor bijvoorbeeld levensmiddelen of medische toepassingen. Wij ontwikkelden een plug-en-playsysteem en lieten zien dat het zonder veel aanpassingen past op diverse verschillende zachte robots."
Tomaten plukken is maar één toepassing. Zo lieten de onderzoekers in samenwerking met onder andere Aimée Sakes van TU Delft ook zien dat een miniatuur-zuignapje dat bij een medisch inwendig onderzoek, zoals een endoscopie, wordt toegepast ook van buitenaf kan worden aangestuurd met het nieuwe systeem. "Daardoor kan dit zuignapje nu meten aan welk weefsel het zich hecht waardoor er minder weefselschade optreedt," zegt Sakes.
Andere zachte robots waarop het meetsysteem is toegepast kunnen de afmeting, vorm of ruwheid van een oppervlak bepalen. Overvelde: "De kracht van het systeem is dat het makkelijk toe te passen is op een breed scala zachte robots. We willen nu ook andere type metingen gaan ontwikkelen behalve stijfheid of grootte, zoals gewicht."

Dit artikel is op 5 februari 2024 gepubliceerd als Engelstalig nieuwsbericht op de website van AMOLF.

Referentie
Shibo Zou, Sergio Picella, Jelle de Vries, Vera G. Kortman, Aimée Sakes & Johannes T. B. Overvelde, A retrofit sensing strategy for soft fluidic robots. Nat Commun 15, 539 (2024).