Studenten maken zachte robot met vernuftig groeimechanisme

Studenten en onderzoekers aan de Stanford Universiteit hebben een nieuw soort robot ontwikkeld die op een totaal nieuwe manier zijn omgeving verkent. De rupsachtige robot, gemaakt van zacht materiaal, kan zich uitrekken over grote afstanden zonder zijn lichaam te bewegen. Dit maakt de robot heel geschikt voor allerlei applicaties, bijvoorbeeld voor reddingsoperaties in het puin van een ingestort gebouw.

De robot heeft de vorm van een kleine, luchtdichte cilinder. Het ziet eruit als een opblaasbare rubs maar het ontwerp is een stuk vernuftiger dan dat. Het mechaniscme van de robot is gebaseerd op natuurlijke organismen die afstand overbruggen door te groeien, zoals planten en zenuwcellen.

In zichzelf gevouwen

Het basisidee achter deze robot is een tube van zacht materiaal dat in zichzelf gevouwen is, zoals een sok die binnenste buiten zit. De robot groeit in een bepaalde richting als het materiaal aan de voorkant van de tube zich naar buiten drukt. Dat proces kan eindeloos doorgaan.

Het is dit unieke groeimechanisme dat deze robot zo bruikbaar maakt. “Het lichaam van de robot verlengt zich zodra het materiaal zich uitstrekt aan het eind maar de rest beweegt niet”, aldus Elliot Hawkes, hoofdauteur van het onderzoek. “Als de robot blijft steken, bijvoorbeeld tussen twee stenen, stopt de robot niet. Het uiteinde kan blijven groeien zolang nieuw materiaal wordt toegevoegd.”
 

Obstakels

Testen met verschillende prototypes hebben goede resultaten laten zien. De onderzoekers lieten de robot onder andere los in een opstelling met allerlei obstakels. Het moest zich daarbij manouvreren over kleefpapier, lijm, tussen spijkers en langs een ijsmuur. Ook liet de robot zien door een gat te kunnen kruipen dat een veel kleinere diameter had dan zichzelf en een krat van 100 kilogram van de grond te kunnen tillen door er onderdoor te kruipen. 

De onderzoekers hebben een softwaresysteem ontwikkeld dat de richting van de robot bepaalt aan de hand van foto’s die binnenkomen via een cameraatje op de voorkant van de tube.

De wetenschappers denken dat de robot voor verschillende toepassingen bruikbaar is. Ze denken in de eerste plaats aan natuurrampen. De groeiende robot kan zich bijvoorbeeld door het puin manouvreren met een cameraatje op de voorkant waardoor reddingswerkers ook op onbereikbare plekken kunnen kijken. Ook zou het een sensor met zich mee kunnen dragen dat de uitstoot van kooldioxide door overlevenden detecteert. Doordat de robot van zacht materiaal gemaakt is, is hij veel veiliger in het gebruik rondom mensen dan harde robots.
Verder zien ze in de toekomst ook mogelijkheden voor medische toepassingen (zoals het onderzoeken van de darm) of het trekken van kabels door kleine ruimtes.

Verder onderzoek

Hoewel het Stanford-team blij is met de eerste resultaten, is verder onderzoek nog wel nodig. Daarnaast werken ze aan een geavanceerde vorm van de robot. In de prototypes, handgemaakt van goedkoop plastic, gebruikten de onderzoekers geperste lucht om de robot te laten groeien. In de toekomst willen ze een versie creeéren die automatisch gemaakt kan worden. Ook wordt het wellicht mogelijk om de robot te laten groeien door middel van vloeistof. 
Verder bekijken de onderzoekers de mogelijkheden van sterkere materialen als nylon en Kevlar en veel kleinere en grotere varianten.

Door: Kelly Bakker

Bron: Stanford University