Er zijn verschillende verklaringen waarom de menselijke hand zich heeft ontwikkeld zoals hij is. Sommige onderzoekers koppelen onze tegengestelde duimen aan de behoefte van onze voorouders om te knuppelen en objecten naar vijanden te slingeren of een klap te geven, terwijl anderen zeggen dat een unieke genversterker (een groep eiwitten in DNA die bepaalde genen activeert) is wat leidde tot onze anatomie. Maar de meesten zijn het erover eens dat bipedalisme, vergrote hersenen en de noodzaak om hulpmiddelen te gebruiken de oplossing waren.
Maar voor zo behendig als onze handen ons maken, denken een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology dat we het beter kunnen doen. Harry Asada, hoogleraar engineering, heeft een pols gedragen robot ontwikkeld waarmee een persoon een banaan kan schillen of met één hand een fles kan openen.
Samen met afgestudeerde student Faye Wu bouwde Asada een paar robotvingers die iemands eigen vijf cijfers volgen, nabootsen en ondersteunen. De twee extra aanhangsels, die eruit zien als langwerpige plastic aanwijsvingers, hechten zich vast aan een polsmanchet en strekken zich uit langs de duim en pink. Het apparaat wordt aangesloten op een handschoen vol met sensoren, die meet hoe de vingers van een persoon buigen en bewegen. Een algoritme kraakt die bewegingsgegevens en vertaalt deze in acties voor elke robotvinger.
De robot neemt een les uit de manier waarop onze eigen vijf cijfers bewegen. Eén controlesignaal van de hersenen activeert spiergroepen in de hand. Deze synergie, legt Wu uit in een videodemonstratie, is veel efficiënter dan het verzenden van signalen naar individuele spieren.
Om in kaart te brengen hoe de extra vingers zouden bewegen, bevestigde Wu het apparaat aan haar pols en begon voorwerpen in het laboratorium te grijpen. Bij elke test plaatste ze de vingers van de robot handmatig op een object op een manier die het meest nuttig zou zijn, bijvoorbeeld door een flesje frisdrank te bewaren terwijl ze haar hand gebruikte om de bovenkant los te draaien. Telkens registreerde ze de hoeken van zowel haar eigen vingers als die van haar robot-tegenhanger.
Wu gebruikte die gegevens om een set grippatronen voor de robot en een besturingsalgoritme vast te stellen dat de juiste hulp zou bieden op basis van een gegeven handpositie.
Hoewel de robot, die alleen een prototype is, van positie kan veranderen, kan hij de kracht of grijpkracht van een menselijke hand nog niet nabootsen. "Er zijn andere dingen die een goede, stabiele greep maken, " vertelde Wu aan MIT News . "Met een object dat klein lijkt, maar zwaar is, of glad is, zou de houding hetzelfde zijn, maar de kracht zou anders zijn, dus hoe zou het zich daaraan aanpassen?" Het team bespreekt niet hoe het van plan is te meten en vertaal kracht nog.
Machine learning, of het vermogen van een computer om zijn processen aan te passen op basis van gegevens, zou het systeem kunnen aanpassen aan de voorkeuren van een bepaalde gebruiker. Wu zegt dat ze een bibliotheek met gebaren vooraf in de robot zou kunnen programmeren. Als iemand het gebruikt, synchroniseert de robot met hoe een persoon objecten vastpakt - niet iedereen pelt een sinaasappel op dezelfde manier, toch? - en gooit de soorten grijpers weg die niet vaak worden gebruikt.
Asada zegt ook dat het apparaat, nu nogal omvangrijk, uiteindelijk opvouwbaar en een derde van de huidige grootte zou kunnen worden gemaakt. Hij stelt zich een horloge voor met robotachtige cijfers die verschijnen en zich terugtrekken wanneer dat nodig is.
Terwijl Asada en Wu het nut van hun robot voor personen met een handicap inzien, maakt het ook deel uit van een grotere robotica-beweging die valide gebruikers wil voorzien van bovenmenselijke eigenschappen. Een ander MIT-systeem werkt bijvoorbeeld op hetzelfde principe als de robot van Wu, maar voegt extra armen toe in plaats van vingers, waardoor dragers deuren kunnen openen met hun handen vol of een voorwerp stabiel kunnen houden tijdens het hameren.
Voor het grootste deel gaan deze draagbare robots over het toevoegen van sterkte. Met de TitanArm, ontwikkeld door studenten van de Universiteit van Pennsylvania, kan de drager nog eens 40 pond extra tillen. Meer ambitieuze opstellingen houden volledige exoskeletten in die steeds dichter bij Iron Man komen . Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering, een Zuid-Koreaans bedrijf, heeft bijvoorbeeld scheepswerfarbeiders uitgerust met pakken waarmee ze met relatief minimale inspanning platen metaal en hout kunnen hijsen.
Wat al deze benaderingen gemeen hebben, is hoe eenvoudig ze te gebruiken zijn. Gebruikers hoeven geen besturingsschema's te leren om hun robotachtige aanhangsels te manipuleren, maar gaan in plaats daarvan door met hun taken en vertrouwen op een animatronic-spotter om hen op weg te helpen.
