22 okt. 2025
1 minuut
Sensoren, besturingssoftware en allerhande bewegende onderdelen – robots zitten er veelal vol mee. Of je ze nu sorteerwerk laat doen of niet wil dat je robotstofzuiger tegen je meubels knalt. Kan dat nou niet zonder al die dure elektronische componenten die je er daarvoor in stopt?
Echt wel. Dat denken ze tenminste, blijkt uit onderzoek aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Kwestie van anders ontwerpen: je programmeert de functies direct in de fysieke structuur van een robot. Dan kan de robot op de omgeving reageren zonder uitgebreide elektronica aan boord.
Looprobot(je)
Dat het gaat bewijst de proof-of-concept looprobot: Met maar vier bewegende onderdelen, die met elastiekjes aan elkaar zitten en met één motor, loopt de robot door een doolhof en ontwijkt obstakels. De bewegingen zijn geprogrammeerd via de plaatsing van de elastiekjes en veranderen op basis van hoe hij door zijn omgeving wordt aangeraakt of ingedrukt. Zonder elektronisch brein. Ze de dezelfde mechanische programmering ook gebruikt voor een robot die op basis van massa objecten sorteert.
‘Vorm volgt functie’
“Dit is een soort extreme versie van ‘vorm volgt functie’, waarbij functionaliteiten zoals geheugen, aanpassingsvermogen en intelligentie mogelijk worden gemaakt door geometrie en materiaalparameters”, aldus Leon Kamp. Hij leidde het onderzoek in het lab van Katia Bertoldi, hoogleraar toegepaste mechanica aan SEAS.
Kamp heeft een achtergrond in engineering en architectuur. Robotica is voor hem een praktische toepassing van zijn interesse in vorm, materiaal en mechanica. Op basis van de ontwikkelde robots kun je anders kijken naar de grondbeginselen van robotontwerp. En dat zou dan weer kunnen leiden tot kleinere, eenvoudigere robots die verschillende functies kunnen uitvoeren.
Hefbomen en elastiekjes
Het robotmechanisme bestaat uit een keten van platte plastic blokken, met elkaar verbonden waren door hefbomen en elastiekjes. Door het uitrekken van de elastiekjes kost het draaien van elke hefboom een bepaalde hoeveelheid energie. De beweging van het mechanisme kan worden ‘geprogrammeerd’. De volgorde van de bewegingen wordt steeds afgelopen op basis van de rotatie die de minste energie kost. Door een poot aan dit mechanisme te bevestigen, kun je een robot bouwen die vooruit en achteruit kan lopen met behulp van één motor voor verschillende configuraties van elastiekjes.
Het mechanisme kan nu een paar eenvoudige taken uitvoeren. Maar het concept is uit te breiden naar robots die sneller bewegen of bijvoorbeeld over obstakels springen. In de toekomst zou je zulke robots kunnen maken van flexibel, lichtgewicht materiaal. Dan krijg je autonome machines die fysiek intelligent zijn en voor hun werking minder elektronica of traditionele besturingssystemen nodig hebben.
