Je leest:

Delftse Denise loopt als een mens

Delftse Denise loopt als een mens

Auteur: | 17 februari 2005

De tweebenige looprobot Denise van Martijn Wisse (TU Delft) heeft benen van aluminium en als bovenlijf een patroon koolzuurgas, waarmee ze haar ‘spieren’ aanstuurt. Ondanks haar low-tech uiterlijk is ze één van de weinige robots op de wereld die zich net als mensen kunnen voortbewegen.

Samen met collega’s van de vooraanstaande Amerikaanse universiteiten Cornell, MIT en Michigan publiceert Wisse deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Science over de resultaten van onderzoek met tweebenige autonome looprobots die echt als mensen kunnen lopen.

Er zijn een paar robots die het kunnen: lopen alsof ze mensen zijn. Met miljoeneninvesteringen lukte het concerns als Sony en Honda om robots te creëren die zich op menselijke wijze kunnen voortbewegen. Menig regeringsleider mocht hen de hand schudden en voetbalsterren trapten een balletje met de robots. Toch is hun verre verwant Denise veel méér mens dan Sony en Honda’s geesteskinderen ooit zullen zijn. Denise werd gemaakt door Martijn Wisse, onderzoeker van de TU Delft. De Delftse werktuigbouwkundige promoveerde vorig jaar september op een serie robots waarvan de loopbeweging niet alleen lijkt op die van de mens, maar die ook op dezelfde leest geschoeid is als het biologische voorbeeld. Denise is de laatste in Wisses serie van drie. Samen met looprobots van de Amerikaanse collega’s figureert Denise in het recente artikel in Science.

Denise, de Delftse looprobot. Beeld: TUD, Martijn Wisse Klik op het plaatje voor een grotere versie.

Géén besturing

Het basisidee achter de drie in Science gepresenteerde robots is hetzelfde: een goed mechanisch ontwerp zorgt ervoor dat een tweebenige robot bijna zonder enige aansturing stabiel kan lopen. Waar de Japanse robots bol staan van de microprocessoren en elektromotoren zit in Denise niet meer elektronica dan in de gemiddelde GSM en heeft ze genoeg aan vier kunstspieren, door korte koolzuurgaspulsjes aangedreven (zogenaamde McKibben spieren).

Terwijl de gangbare benadering is dat de bewegingen van de robotgewrichten voortdurend tot in detail bestuurd worden door computers en aangedreven door (elektro)motoren, hebben Denise en haar Amerikaanse nichtjes juist helemaal géén besturingscomputer nodig en ontbreken ook de gewrichtsmotoren. Toch ziet hun loopbeweging er heel natuurlijk uit. Dat is te danken aan het feit dat hun manier van lopen geïnspireerd is op de menselijke manier van bewegen. Mensen laten zich bij elke stap als het ware voorovervallen. De zwaartekrachtenergie wordt gebruikt om een volgende stap te zetten. Deze manier van voortbewegen kost heel weinig energie.

Dit basisidee leidde al meer dan honderd jaar geleden tot speelgoedpoppetjes die een flauwe helling afwaggelen. Ook de eerste robots uit de Delftse biorobotica onderzoeksgroep hadden een helling nodig. Daardoor was het idee nog niet erg geschikt als basis voor geavanceerde mensachtige robots.

Dit octrooi uit 1888 laat het loopprincipe van Denise al zien. Een draadfiguur wordt zodanig gebogen dat een simpele loopbeweging vanzelf ontstaat. Een flauwe helling zorgt voor de aandrijving, waardoor de beweging in stand gehouden wordt.

In het artikel in Science tonen Martijn Wisse en zijn co-auteurs aan dat een helling niet per se noodzakelijk is om je op deze manier voort te bewegen. Door enkele ‘motoren’ toe te voegen (in Wisses geval de kunstspieren) ter vervanging van de zwaartekrachtsaandrijving, wisten zij hun robots ook stabiel te laten lopen op een vlakke ondergrond.

Wisse voegde aan Denise, die werd ontwikkeld met steun van de Technologiestichting STW, bovendien een stabiel bovenlijf toe. Het bovenlijf en de armen bewegen tegen de beweging van de benen in, precies zoals mensen dat doen. Ook ontwierp de Delftse onderzoeker een erg eenvoudige manier om de benen te bewegen, en voegde een enkelscharnier toe voor driedimensionale stabiliteit van de robot.

Opname van de voet van Denise. Beeld: TUD, Martijn Wisse

Laterale stabiliteit

Wisse kreeg afgelopen zomer een Veni-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) voor vervolgonderzoek aan de looprobots. Het belangrijkste doel daarbij is te begrijpen hoe mensen zich voortbewegen en hoe zij hun evenwicht daarbij bewaren. De resultaten kunnen wellicht gebruikt worden bij het beter ontwerp van hulpmiddelen voor revalidatie.

In de publicatie in Science beschrijven Wisse en zijn Amerikaanse collega’s een aantal observaties aan de robots die aangeven dat ze als studiemodellen voor de menselijke loopbeweging kunnen dienen. Zo bleek uit evaluatie van het enkelmechanisme van Denise dat het veel bijdraagt aan de laterale (links-rechts) stabiliteit tijdens de loopbeweging. Mogelijk gebruiken mensen hun enkelgewricht ook om via een intelligente voetplaatsing een koppeling tussen voorwaartse en laterale stabiliteit te realiseren, zo speculeren de onderzoekers.

De ‘concurrentie’: Humanoid (‘mensachtige’) robots van Sony en Honda. Van links naar rechts P3 en Asimo van Honda en QRIO van Sony. (De afbeeldingen zijn niet op schaal). Beeld: Honda, Sony

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 februari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.