2025 LASA/CREATE/EPFL CC DOOR SA.
Door Celia Luterbacher
Met opponeerbare duimen, meerdere gewrichten en een grijphuid wordt de menselijke hand vaak beschouwd als het toppunt van behendigheid, en veel robothanden zijn naar dat beeld ontworpen. Echter, gevormd door het langzame evolutieproces, is de menselijke hand verre van optimaal, met als grootste zwakheden onze enkele, asymmetrische duim en gehechtheid aan de arm met beperkte mobiliteit.
“We kunnen gemakkelijk de beperkingen van de menselijke hand zien wanneer we objecten onder meubels of achter planken proberen te bereiken, of wanneer we tegelijkertijd taken uitvoeren zoals het vasthouden van een fles terwijl we een blikje chips oppakken”, zegt Aude Billard, hoofd van het Learning Algorithms and Systems Laboratory (LASA) aan de Faculteit Ingenieurswetenschappen van EPFL. “Op dezelfde manier kan het zeer uitdagend zijn om toegang te krijgen tot voorwerpen die achter de hand zijn geplaatst terwijl je een stabiele grip behoudt, waarbij draaiende bewegingen of een veranderende lichaamshouding nodig zijn.”
Een team bestaande uit Billard, LASA-onderzoeker Xiao Gao, en Kai Junge en Josie Hughes van het Computational Robot Design and Fabrication Lab ontwierpen een robothand die deze uitdaging aangaat. Hun apparaat, dat maximaal zes identieke vingers met siliconenpunten kan ondersteunen, pakt het probleem van de menselijke asymmetrie aan door elke combinatie van vingers de mogelijkheid te geven tegengestelde paren te vormen in één duimachtige sluiting. Dankzij het omkeerbare ontwerp zijn de ‘rug’ en ‘palm’ van de robothand uitwisselbaar. De hand kan zelfs loskomen van de robotarm en als een spin ‘kruipen’ om voorwerpen buiten het bereik van de arm te grijpen en te dragen.
“Ons apparaat kan ‘locomanipulatie’ betrouwbaar en soepel uitvoeren – stationaire manipulatie gecombineerd met autonome mobiliteit – waarvan wij denken dat het een groot potentieel heeft voor industriële, service- en exploratierobotica”, vat Billard samen. Dit onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.
Toepassingen bij mensen – en daarbuiten
Hoewel de robothand eruit ziet als iets uit een futuristische sciencefictionfilm, zeggen de onderzoekers dat ze inspiratie uit de natuur hebben gehaald.
“Veel organismen hebben multifunctionele ledematen ontwikkeld die naadloos kunnen schakelen tussen functies zoals grijpen en voortbewegen. Octopussen gebruiken bijvoorbeeld hun flexibele armen om over de zeebodem te kruipen en schelpen te openen, terwijl in de insectenwereld bidsprinkhanen gespecialiseerde ledematen gebruiken om prooien te verplaatsen en te vangen, ” zei Billard.
Het is waar dat de EPFL-robot kan kruipen terwijl hij een bepaald object vasthoudt, onder zijn ‘palm’, op zijn ‘rug’, of beide. Met vijf vingers kan het apparaat de meeste traditionele menselijke handgrepen nabootsen. Wanneer hij is uitgerust met meer dan vijf vingers, kan hij in zijn eentje taken uitvoeren waarvoor normaal gesproken twee mensenhanden nodig zijn, zoals het losschroeven van een grote fles of het met een schroevendraaier in een blok hout schroeven.
“Er is geen echte limiet aan het aantal objecten dat het kan bevatten; als we meer objecten moeten vasthouden, voegen we gewoon meer vingers toe”, zegt Billard.
De onderzoekers voorzien de toepasbaarheid van hun innovatieve ontwerp in echte omgevingen die compactheid, aanpassingsvermogen en multimodale interacties vereisen. Deze technologie zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om objecten in besloten omgevingen op te halen of om het bereik van traditionele industriële wapens uit te breiden. Hoewel de voorgestelde robothand niet antropomorf is, geloven ze ook dat deze kan worden aangepast voor prothetische toepassingen.
“Symmetrische, omkeerbare functies zijn vooral waardevol in scenario’s waarin gebruikers kunnen profiteren van mogelijkheden die verder gaan dan normaal menselijk functioneren”, aldus Billard. “Eerder onderzoek met gebruikers van verbeterde robotvingers heeft bijvoorbeeld het opmerkelijke aanpassingsvermogen van de hersenen aangetoond om extra aanhangsels te integreren, wat suggereert dat onze niet-traditionele configuratie zelfs zou kunnen functioneren in gespecialiseerde omgevingen die extra manipulatiemogelijkheden vereisen.”
Referentie
Afneembare kruipende robothand, Xiao Gao (高霄), Kunpeng Yao (姚君peng), Kai Junge, Josie Hughes & Aude BillardNationale Communie 17, 428 (2026).
EPFL
(École Polytechnique Fédérale de Lausanne) is een onderzoeksinstituut en universiteit in Lausanne, Zwitserland, gespecialiseerd in natuurwetenschappen en techniek.
EPFL
(École Polytechnique Fédérale de Lausanne) is een onderzoeksinstituut en universiteit in Lausanne, Zwitserland, gespecialiseerd in natuurwetenschappen en techniek.
