Robot met spieren en skelet (video)

Onderzoekers aan de University of Tokyo hebben deze maand op de Humanoids bijeenkomst de ‘Kenshiro’ onthult. Dit is een mensachtige robot met een complete skelet- en spierstructuur. De Kenshiro robot komt qua structuur heel dicht in de buurt bij een menselijk lichaam.

Het lichaam van Kenshiro is gemodelleerd naar het lichaam van een gemiddeld 12-jarige Japanse jongen en is zo'n 1 meter 58 lang met een gewicht van 50 kilogram. Kenshiro bootst met 160 katrol-achtige ‘spieren' bijna alle grote spiergroepen van een mens na. Er zitten 50 ‘spieren' in de benen, 76 in de romp, 12 in de schouders en 22 in de nek.

Streefgewicht

Het blijft dat het lastig is om het gewicht van een robot ideaal te krijgen. Yuto Nakanishi, de projectleider, geeft aan ook bij ‘Kenzoh', de voorganger van Kenshiro gewichtsproblemen te hebben ervaren. Kenzoh bestond slechts uit een bovenlichaam en woog al 45 kilo. Als er toentertijd een complete Kenzoh was gebouwd, had het gewicht zelfs 100 kilogram kunnen bedragen.

Omdat dit een veel te hoog gewicht was voor een relatief kleine robot, besloot het team een robot te ontwerpen met dezelfde gewichtsverhouding als een mens. Een jongen van 55 kilogram heeft bijvoorbeeld een dijbeen van ongeveer vijf kilo en een onderbeen van 2,5 kilo. Kenshiro heeft deze ratio zoveel mogelijk proberen te benaderen. De dij van de robot is 4 kilo en het onderbeen 2,76 kilo.

Balans

Naast het gewicht, werd ook de spierkracht en snelheid van de ledematen nagebootst. De Kenshiro kan dankzij de krachtige nepspieren gymnastiek-achtige dingen doen zoals de beenoefeningen in de video hieronder. Kenshiro heeft bijna een gelijke spierkracht, maar wel minder snelle bewegingen va de ledematen dan een mens. Een compromis tussen gewicht en mogelijkheden, aangezien sterkere motoren vaak ook groter en zwaarder zijn.

Katrolspieren

Kenshiro wordt aangedreven door een systeem van katrol-achtige spieren. In tegenstelling tot oudere modellen, gebruikt Kenshiro geen punt-tot-punt spieren, maar spieren in een vlak. Zie de tweede afbeelding bij dit artikel om te zien hoe dit werkt. Deze platte en brede spieren gebruiken slechts één motor en zijn veel betrouwbaarder.

Robot met een knieschijf

De botstructuur van Kenshiro is ook een staaltje van vernuft. De aluminium botten zijn veel steviger dan de 3D-geprinte botten uit voorgaande modellen, waarbij botbreuken nog regelmatig voorkwamen. En de kniegewrichten bevatten imitaties van essentiële gewrichtsbanden en zelfs een vrije knieschijf.

 

bron: IEEE Spectrum