Mensenhanden zijn opmerkelijk bedreven in het manipuleren van een reeks objecten. We kunnen een ei of een aardbei oprapen zonder het stuk te slaan. We kunnen een spijker slaan.

Een kenmerk dat ons in staat stelt een verscheidenheid aan taken uit te voeren, is het vermogen om de stevigheid van onze greep te veranderen, en de ingenieurs van de Universiteit van Buffalo hebben een robothand met twee vingers ontwikkeld die deze eigenschap deelt.

Het ontwerp van de robothand stelt hem in staat om tijdens botsingen energie te absorberen van schokken. Dit voorkomt dat alles wat de robot vasthoudt, breekt, en maakt het ook veiliger voor mensen om met en in de buurt van de machines te werken.

Dergelijke grijpers zouden een waardevolle aanwinst zijn voor samenwerking tussen mens en robot in assemblagelijnen in de automobielindustrie, elektronische verpakking en andere industrieën, zegt Ehsan Esfahani, doctoraat, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek aan de UB School of Engineering and Applied Sciences.

"Onze robotgrijper bootst het vermogen van de menselijke hand na om de stijfheid van de grip aan te passen. Deze grijpers zijn ontworpen voor collaboratieve robots die samenwerken met mensen, "zegt Esfahani. "Ze worden helpers, dus ze moeten veilig zijn, en variabele stijfheid grijpers helpen om dat doel te bereiken."

Een nieuwe studie online gepubliceerd op 10 september in IEEE-transacties op industriële elektronica benadrukt het veilige ontwerp van het apparaat, onder meer door experimenten die laten zien hoe de schokabsorberende eigenschappen van de grijper voorkomen dat een spaghettistick breekt tijdens een botsing.

Magneten geven deze robot een zachte touch

Esfahani legt uit dat magneten het geheim zijn achter de veelzijdigheid van de robotgrijper.

In plaats van twee vingers die op hun plaats zijn vastgezet, elk van de vingers van de grijper heeft een magnetische basis die tussen twee neodymiummagneten zit die afstoten, of duwen tegen, de vinger.

De luchtspleet tussen de magneten werkt als een veer, een beetje meegeven wanneer de hand een voorwerp oppakt of botst met een externe kracht. De stijfheid van de grip kan ook worden aangepast door de ruimte tussen magneten te vergroten of te verkleinen.

In de nieuwe krant Esfahani en Amirhossein Memar, een voormalig UB Ph.D. kandidaat in werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek, rapporteren over deze veiligheidsvoorzieningen.

In een reeks tests, de ingenieurs plaatsten een korte spaghettistaaf in de lengte tussen de vingers van de robothand. Toen de grijper tegen een vast object botste, het apparaat heeft gedetecteerd dat de externe kracht wordt uitgeoefend, waardoor de magneten hun positie aanpasten, tijdelijk de stijfheid van de grip verminderen en de grijper in staat stellen een deel van de energie van de botsing te absorberen.

Het eindresultaat? De spaghettistick bleef heel.

Volgende stappen in ontwikkeling

Esfahani merkt op dat de grijper die zijn team ontwikkelt, kan worden bevestigd aan commercieel verkrijgbare robotarmen die al in veel faciliteiten worden gebruikt. Dit zou de kosten van het aanpassen van de technologie kunnen verlagen voor bedrijven die geïnteresseerd zijn in het verbeteren van de veiligheid en mogelijkheden van bestaande machines.

Esfahani lanceert een startup bedrijf om de grijper te commercialiseren, licentietechnologie van UB.

Zijn team heeft $ 55 ontvangen, 000 van het Buffalo Fund:Accelerator—gefinancierd door de Innovation Hub, die wordt beheerd door UB en wordt ondersteund door Empire State Development - om de robothand verder te ontwikkelen. Naast het verfijnen van het huidige ontwerp van de grijper, het team kan ook ontwikkelingen onderzoeken, zoals het toevoegen van een derde vinger.

Onderzoekers die betrokken zijn geweest bij het ontwerpen en testen van de grijper zijn onder meer Ph.D. student Sri Sadhan Jujjavarapu en Memar, de co-auteur van de nieuwe spaghettistick-studie, die zijn Ph.D. van de UB en is nu een postdoctoraal onderzoeker bij Facebook Reality Labs.