Robotarm met kunsthuid voelt waar hij wordt aangeraakt, ook zonder te kijken
Onderzoekers in Hongkong bouwden een robotarm met een zachte huid die over bijna de hele arm aanraking voelt. Zo houdt de arm een bal in balans en stopt hij als er een hand in de weg zit, ook als zijn camera niets ziet.
Robots zien de wereld vooral via camera's. Dat gaat goed zolang alles in beeld is. Maar wat als een mens van opzij tegen de arm aankomt, of als iets het zicht blokkeert? Mensen merken dat meteen, omdat we over ons hele lichaam voelen. De meeste robotarmen voelen alleen iets in hun 'hand', of helemaal niets.
Onderzoekers van de Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) bouwden daarom een robotarm die over zijn boven- en onderarm aanraking voelt. Ze noemen hem EmArm. Het onderzoek, onder leiding van professor Shen Yajing, verscheen in het vakblad Nature Sensors.
Een huid binnen in het skelet
De onderzoekers keken naar het menselijk lichaam: botten geven stevigheid, spieren en huid zijn zacht en gevoelig. EmArm werkt net zo. Binnen in het harde frame van de arm zit een zachte laag die als huid werkt. Die huid beslaat ruim 710 vierkante centimeter, iets meer dan een A4'tje.
De huid werkt met licht in plaats van met elektriciteit. Piepkleine camera's, kleiner dan een millimeter, kijken van binnenuit naar de huid. Duwt er iets tegen de arm, dan vervormt de huid een beetje. De camera's zien die vervorming en de computer berekent daaruit waar de arm wordt aangeraakt, hoe hard, over welk oppervlak en op hoeveel plekken tegelijk. Zo is er geen ingewikkeld netwerk van draadjes nodig, zoals bij elektronische huid.
Volgens de onderzoekers voelt de huid fijner dan de huid op een menselijke arm. Twee aanrakingen die ongeveer 2 centimeter uit elkaar liggen, houdt de robot al uit elkaar. Bij de huid op onze arm moet dat 3 tot 5 centimeter zijn. De arm blijft ondertussen stevig: er kan meer dan 15 kilo op de huid drukken zonder dat het voelen of het werk daaronder lijdt.
Voelen en bewegen in één lus
Voelen alleen is niet genoeg. De robot moet ook snel snappen wat hij voelt en wat hij dan moet doen. Volgens Shen is dat het belangrijkste deel van het werk. De arm combineert wat hij voelt met wat hij weet over de stand van zijn eigen gewrichten. Dat vergelijkt hij met een vooraf geleerde aanpak, en daaruit volgt meteen een nieuwe beweging. De onderzoekers kozen bewust niet voor een groot AI-model dat alles uit voorbeelden leert: dat vraagt veel gelabelde data en veel rekenkracht, en dan reageert een robot te traag.
In proeven liet de arm drie dingen zien:
- Een basketbal die scheef op de arm lag, hield hij in evenwicht door zijn houding en kracht aan te passen.
- Kwam er een hand in de weg, dan voelde de arm dat, stopte hij, schatte hij in of het obstakel bleef liggen en zocht hij een nieuwe route. Dat lukte ook als de camera niets zag.
- Hij herkende vijf soorten aanraking (aaien, knijpen, porren, kietelen en slaan) in tot 99,8 procent van de gevallen, en reageerde daarop met een 'gevoel', zoals blij, nieuwsgierig of verlegen.
Wat komt er hierna?
Het onderzoek is gedaan in het lab, met één arm. De onderzoekers willen dezelfde aanpak nu toepassen op andere delen van een robot, zoals benen en de romp. Ze denken vooral aan menselijke robots (humanoïden) die veilig naast mensen werken in fabrieken, in huis of in de zorg, juist op plekken waar een camera alleen niet genoeg is.
Eerder schreef WATTBA al over een zacht vel dat meet hoe het buigt en draait. Ook dat soort sensoren helpt robots om hun eigen lichaam beter te voelen.
Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?
AI-modellen worden steeds slimmer, maar een robot die met mensen samenwerkt, moet ook de wereld kunnen voelen. EmArm laat zien dat aanraking over een groot deel van de robot kan, zonder ingewikkelde bedrading en zonder trage berekeningen. Als dit soort huid straks samenwerkt met AI-modellen die ook zien, horen en plannen, krijgen robots iets wat lijkt op ons eigen gevoel voor het lichaam. Dat is een belangrijke stap richting robots die veilig en vanzelfsprekend in ons dagelijks leven meedraaien.
