Pagina 51 van: Aandrijftechniek – nummer 2 – 2017
TECHNIEK Engineering
www.AT-aandrijftechniek.nlmaarT 2017 AT AANDRIJFTECHNIEK 51
Japanners ontwikkelen
hydraulische kunstspier
Een Japans onderzoeksteam is erin geslaagd
om een krachtige hydraulisch aangedreven
kunstmatige spier te ontwikkelen.
Dit is een belangrijke stap voor het creëren
van robuuste robots die bijvoorbeeld kunnen
worden ingezet bij hulpverlening in extreme
rampgebieden.
[tekst] Evi Husson
Het onderzoeksteam met onder andere Prof. Koichi Suzumori van het Tokyo
Institute of Technology en Dr. Ryo Sakurai
van Bridgestone Corporation, heeft nu
een kunstmatige spier ontwikkeld, die ge
bruik maakt van een zeer sterke, licht
gewicht slang, met een sterke weerstand
tegen schokken en trillingen. Verwacht
wordt dat deze ontwikkeling uiteindelijk
zal leiden tot de kleinste, lichtste en meest
krachtige consumentenrobot die in de na
bije toekomst zal ontstaan.
Het programma ‘Impact Tough Robotics
Challenge’ onder leiding van Satoshi
Tadokoro, heeft als doel robuuste robots
te ontwikkelen die kunnen worden inge
zet bij het redden van mensen in extreme
omstandigheden na rampen zoals zware
aard en zeebevingen in Japan. Wanneer
een bestaande robot in een rampgebied
wordt gebruikt, ontstaan diverse proble
men. Denk hierbij aan het niet in staat zijn
om werkzaamheden uit te voeren, het te
genkomen van onbekende situaties, een
volledig falen of nietfunctioneren en het
niet tegemoet komen aan de vereiste
voorwaarden om in deze omstandig
heden werkzaamheden te kunnen uitvoe
ren.
robuuste actuator
De onderzoekers gingen op zoek naar ‘ro
buuste hydraulische actuatoren’. De
meeste huidige robots worden aangedre
ven door elektromotoren. Deze hebben
echter bepaalde nadelen. Ten eerste is er
de ‘sterktegewichtsverhouding’ die bij
conventionele elektrische motoren laag
is. Ten tweede hebben deze robots een
lage weerstand tegen externe schokken
en trillingen. En ten derde is het moeilijk
om een groot vermogen te genereren als
nauwkeurige en precieze bewegingen zijn
vereist.
Om deze problemen tegemoet te komen,
hebben de mensen van het Tokyo Institute
of Technology en Bridgestone gekeken
naar de opbouw van de menselijke spier.
Deze is in staat om een grote kracht te ge
nereren terwijl hij eveneens soepele bewe
gingen uit kan voeren. Sinds 2014 werken
onderzoekers hiervoor samen om hun
R&D rond zeer krachtige kunstmatige spie
ren verder te ontwikkelen. Met als doel te
komen tot een resultaat dat krachtiger is
dan de menselijke spier maar tegelijkertijd
de flexibiliteit hiervan kan evenaren.
Soepele bewegingen
De kunstmatige spieren bestaan uit rub
beren slangen en vezels met een hoge
treksterkte, die worden bediend met
hydraulische druk. De slangen en vezels
maken soepele bewegingen mogelijk. De
hydraulische druk zorgt voor de hoge
sterktegewichtsverhouding, hoge schok
en trillingenbestendigheid en zorgt voor
soepele bewegingen die nodig zijn voor
het werk dat moet worden verricht. Het
onderzoek opent nieuwe mogelijkheden
in het ontwikkelen van robots die een be
tere robuustheid hebben ten opzichte van
huidige robots.
De krachtige spier die is ontwikkeld, is
een soort McKibbentype kunstmatige
spier. Deze bestaat uit een rubberen slang
omgeven door een gevlochten huls (veel
vezels geweven in een cilindrische vorm).
Conventionele McKibbentype kunst
matige spieren werken bij een luchtdruk
van 0,3 tot 0,6 MPa (= 36 kgf/cm2), maar
de nieuwe kunstmatige spier, kan worden
gebruikt in hydraulische aandrijvingen en
werkt bij een druk van 5 MPa (= 50 kgf/
cm2). Daarom is het mogelijk een aanzien
lijk hogere hoeveelheid kracht te genere
ren met de spier uit dit onderzoek.
Toekomst
Het team ontwikkelde verder een nieuw
rubbermateriaal dat olieresistent is en
toch kan vervormen. Ook werkte het team
aan een techniek voor het vastzetten van
buiseinden die eveneens hogere drukken
kunnen weerstaan. Er zal nu verder on
derzoek nodig zijn naar de implementatie
van robuuste robots die de kunstmatige
spier kunnen gaan gebruiken.
In Japan wordt momenteel een kunstmatige krachtige hydraulische
spier ontwikkeld
(foto’s: Tokyo Institute of Technology / Bridgestone).
51_hydraulischespier.indd 51 13-03-17 16:21