Er gaat niets boven het geruststellende knijpen van de hand van je partner. Maar een robothand? Dat is misschien wat anders.

Nutsvoorzieningen, een afgestudeerde mechatronica van de Simon Fraser University heeft 3D-geprinte humanoïde robot "vingers" ontworpen die de kracht en tederheid van een menselijke hand nabootsen. Voor mensen met mobiliteitsproblemen of ledematenverschillen, robots die zijn uitgerust met deze flexibele vingers kunnen belangrijke metgezellen of hulpmiddelen zijn voor zelfstandig leven.

"In dit veld, zogenaamde zachte robotica, we halen inspiratie uit de natuur om materialen te maken voor robots die veilig kunnen communiceren met mensen, " zegt Manpreet Kaur, die de 3D-geprinte humanoïde vingers ontwikkelde als onderdeel van haar recente Ph.D. stelling, begeleid door mechatronic systems engineering professor Woo Soo Kim. Kaur studeert deze week af, na het succesvol verdedigen van haar proefschrift in april.

De in de handel verkrijgbare robots van tegenwoordig zijn vaak gemaakt van harde materialen die, bij onjuist gebruik, hun menselijke operators kunnen krabben of spietsen, of zijn gewoon ongemakkelijk om mee om te gaan. Omgekeerd, veel van de materialen waaruit zogenaamde zachte robots bestaan, zoals opblaasbare of geleiachtige robots, zijn mogelijk te zacht om ladingen te dragen en kunnen gemakkelijk worden doorboord bij regelmatig gebruik en menselijke interactie.

"We hebben iets nodig dat profiteert van de flexibiliteit en zachtheid van die zachte materialen, maar dat ook sterk en duurzaam genoeg is om verschillende taken uit te voeren, " legt Kaur uit.

Fabrikanten en onderzoekers van robotica hebben geprobeerd om persoonlijke robotassistenten en bionische ledematen of protheses te creëren die de duurzaamheid van gewone robots combineren met de zachtheid van een zachte robot.

Om de uitdaging aan te gaan, Kaur ontwierp een nieuw robotlichaam dat misschien wel de juiste aanraking heeft.

In het Additive Manufacturing Laboratory van SFU, Kaur ontwikkelde lichtgewicht, 3D-geprinte polymeren gestructureerd met een uniek truss-ontwerp dat kan worden "afgestemd" op verschillende rigiditeiten - van zacht en rubberachtig tot hard en metaalachtig.

"Het mooie van het gebruik van 3D-printen is dat het ons de mogelijkheid geeft om de vingers zeer efficiënt te vervaardigen, " zegt Kim, die de ontwikkeling van duurzame 3D-printmaterialen leidt en wiens lab de technologie verder gaat ontwikkelen nu Kaur afstudeert.

"Het proces is eenvoudig schaalbaar. En, Met 3D-printen kunnen minder verspillende en duurzamere materialen worden gebruikt in de productie zelf."

Terwijl de 3D-printer de vingers maakt, Kaur integreert sensoren (ook 3D-geprint) die druk en spanning detecteren, het nabootsen van het vermogen van een mens om het knijpen van een hand te voelen. Het materiaal is flexibel en beweegt als een menselijke vinger, maar heeft ook schok- en trillingsabsorberende eigenschappen die geschikt zijn voor de elektrische componenten die het zal bevatten.

Kaur en Kim testten vervolgens de robotvingertechnologie door een robotgrijper te maken die in staat is om zachte voorwerpen zoals paprika's, tomaten - zelfs eieren - zonder de objecten te breken of te doorboren. De technologie zou toepassingen kunnen hebben in nieuwe soorten prothetische ledematen en humanoïde robots die zowel duurzaam genoeg zijn voor dagelijks gebruik, en zacht genoeg om delicate taken uit te voeren.

Het onderzoek zal naar verwachting deze zomer worden gepubliceerd, terwijl het team wacht op nieuws over een patent waarvoor ze een aanvraag hebben ingediend. Kaur werkt ook samen met collega-onderzoekers om van haar innovatie een robothandprothese te maken.

"Om te zien hoe mijn resultaten worden gebruikt voor een toepassing als deze, het is heel zinvol voor mij, ", zegt Kaur. "Dit onderzoek is erg spannend en ik kijk ernaar uit om te zien hoe het robots veilig en toegankelijk kan maken voor anderen."