Algemeen
Professor Gordon Cheng en zijn team ontwikkelden een systeem dat kunstmatige huid combineert met nieuwe controle-algoritmen. Foto’s: Astrid Eckert / TUM

Geïnspireerd door de menselijke huid, heeft een team van de Technische Universiteit van München (TUM) een systeem ontwikkeld dat kunstmatige huid combineert met besturingsalgoritmen en dit gebruikt om de eerste autonome humanoïde robot met kunstmatige kunsthuid te creëren. De gevoelige synthetische huid stelt robots in staat hun eigen lichaam en omgeving te voelen, dit is een cruciaal vermogen als ze in nauw contact met mensen staan. Gevoelige robots zijn veiliger.

De kunstmatige huid, ontwikkeld door professor Gordon Cheng en zijn team, bestaat uit zeshoekige cellen met de grootte van een munt van twee euro. Elke cel is uitgerust met een microprocessor en sensoren om contact, versnelling, nabijheid en temperatuur te detecteren.

Met een dergelijke kunstmatige huid kunnen robots hun omgeving veel gedetailleerder en met meer gevoeligheid waarnemen. Dit helpt hen niet alleen om veilig te bewegen. Het maakt ze ook veiliger als ze in de buurt van mensen werken en het geeft hen de mogelijkheid om te anticiperen op ongelukken en deze actief te vermijden.

Meer rekencapaciteit

Het grootste obstakel bij het ontwikkelen van robothuid was de rekencapaciteit. De menselijke huid heeft ongeveer 5 miljoen receptoren. Mogelijkheden om continue verwerking van gegevens van sensoren in kunstmatige huid te implementeren, stuiten al snel op grenzen. Eerdere systemen werden snel overladen met gegevens van slechts een paar honderd sensoren. Om dit probleem te verhelpen, monitoren Cheng en zijn team de huidcellen niet continu, maar met een op een event-based systeem, met behulp van een NeuroEngineering-aanpak.

De truc: de afzonderlijke cellen verzenden alleen informatie van hun sensoren wanneer waarden worden gewijzigd. Dit is vergelijkbaar met de manier waarop het menselijk zenuwstelsel werkt. We voelen bijvoorbeeld een hoed wanneer we hem voor het eerst opzetten, maar we wennen snel aan de sensatie. Het is niet nodig om de hoed opnieuw op te merken totdat de wind hem van ons hoofd blaast. Hierdoor kan ons zenuwstelsel zich concentreren op nieuwe indrukken die een fysieke reactie vereisen.

Dankzij de synthetische huid ontwikkeld door professor Gordon Cheng en zijn team, kan robot H-1 de aanraking van een mens voelen. Nieuwe besturingsalgoritmen maakten het voor het eerst mogelijk om kunstmatige huid aan te brengen op een robot ter grootte van een mens.

Balanceren en aanraken

Met de op event-based aanpak zijn Cheng en zijn team er nu in geslaagd om kunstmatige huid aan te brengen op een autonome robot op menselijke grootte, die niet afhankelijk is van externe berekeningen. De H-1-robot is uitgerust met 1260 cellen (met meer dan 13000 sensoren) op zijn bovenlichaam, armen, benen en zelfs de voetzolen. Dit geeft het een nieuwe ‘lichamelijke sensatie’.

Met zijn gevoelige voeten kan de H-1 bijvoorbeeld reageren op ongelijke vloeroppervlakken en zelfs op één been balanceren. Met zijn speciale huid kan de H-1 een persoon zelfs veilig een knuffel geven. Dat is minder triviaal dan het klinkt: robots kunnen krachten uitoefenen die een mens ernstig kunnen verwonden. Tijdens een knuffel raken twee lichamen elkaar op veel verschillende plaatsen.

De robot moet deze complexe informatie gebruiken om de juiste bewegingen te berekenen en de juiste contactdrukken uit te oefenen. “Dit is misschien niet zo belangrijk in industriële toepassingen, maar op gebieden zoals verpleegkundige zorg moeten robots worden ontworpen voor zeer nauw contact met mensen”, legt Cheng uit.

Veelzijdig en robuust

Het robothuidsysteem van Cheng is ook zeer robuust en veelzijdig. Omdat de huid uit cellen bestaat en niet uit een enkel stuk materiaal, blijft deze functioneel, zelfs als sommige cellen niet meer werken. “Ons systeem is ontworpen om probleemloos en snel met allerlei robots te werken”, zegt Cheng. “Nu werken we aan het creëren van kleinere huidcellen met het potentieel om in grotere aantallen te worden geproduceerd.”

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven