Het ziet eruit als een zeester van weke kunststof. Maar als er lucht via een dunne slang wordt ingeblazen, dan komt er leven in een zeester die grijpt als een hand. En dat doet hij zo zacht, dat hij bijvoorbeeld een rauw ei kan vastpakken zonder het te breken. De zeesterachtige grijper is het prototype van een pneumatische zachte robotarm van weke kunststof. Hij is ontwikkeld aan Harvard University in Boston.
Of het nu gaat om de productie van machines of moderne chirurgie, het onschadelijk maken van springstoffen of de onbemande ruimtevaart, robots zijn op veel gebieden onmisbaar geworden. Als kwetsbare objecten moeten worden behandeld zoals vruchten of zelfs inwendige organen, dan is dat met de conventionele harde robotarmen steeds een lastige opgave. Met weke robot-componenten zou dat gemakkelijker gaan.
De onderzoekers aan Harvard willen dit idee realiseren met een nieuw concept, dat is gebaseerd op pneumatische netwerken (‘PneuNets’). Hiertoe worden kanalen ingebed in elastomeren. Om een beweging te activeren, wordt het elastomeer opgeblazen als een ballon. Daarbij zetten de kanalen in de betreffende omgeving van het elastomeer, waar deze het meeste meegeeft, uit. In homogene elastomeren zijn dat de plaatsen met de dunste wanddikte, bij composietmaterialen zijn het de wanden van het weke, elastische materiaal.
Kromming
Omdat de hard opgepompte kamers naast elkaar liggen, ontstaat een kromming van het hele onderdeel, doordat de sterker uitzettende wanden aan de buitenkant zitten. Voor de vervaardiging van prototypen, die in staat zijn tot complexe bewegingen, verbonden de onderzoekers een serie van dergelijke componenten met elkaar.
Hoe het onderdeel vervormt, hangt niet alleen af van de vormgeving maar ook van het gekozen materiaal. De onderzoekers stelden onderdelen samen van siliconen elastomeer met verschillende stijfheid, om de beweging gericht te programmeren. Op deze wijze stelden ze onder andere de zeesterachtige grijper samen. Door het oppompen gaat deze, als de vingers van één hand, strak om een voorwerp liggen om het zo vast te pakken.
De grijpers zijn zo zacht, dat mens ze met een gerust hart zelfs een rauw ei of levende muis kan toevertrouwen. En daarvoor is geen dure, fijngevoelige besturing via sensoren nodig zoals bij een harde robotarm.
