Buigzame robotarm aangestuurd met AR

Sat Mar 02 2024

03 02

Buigzame robotarm aangestuurd met AR

07/03/2022

Door Ad Spijkers

Onderzoekers in Londen hebben een buigzame robotarm ontworpen die met een augmented reality (AR)-bril in vorm kan worden gebracht.


     

De flexibele arm is ontworpen en gemaakt aan het Imperial College London en kan in alle richtingen draaien en verdraaien. Hierdoor kan hij gemakkelijk worden aangepast voor mogelijke toepassingen in de productie, het onderhoud van ruimtevaartuigen en zelfs de revalidatie van verwondingen. In veel opzichten kan hij worden gezien als een vrijstaande, buigzame derde arm. Hij kan helpen in veel situaties waarin een extra ledemaat van pas kan komen en de werklast kan spreiden.

Augmented reality

De veelzijdige arm wordt niet beperkt door stijve ledematen en stevige gewrichten, maar is gemakkelijk buigbaar in een groot aantal verschillende vormen. In de praktijk zouden mensen die naast de robot werken, de arm handmatig in de precieze vorm buigen die nodig is voor elke taak. Deze flexibiliteit wordt mogelijk gemaakt door de gladde lagen Mylar (PETP) folies aan de binnenkant, die over elkaar schuiven en op hun plaats kunnen worden vergrendeld. Het is echter moeilijk gebleken voor gebruikers om zonder begeleiding de robot in specifieke vormen te configureren.

Om de gebruiksvriendelijkheid van de robot te vergroten, hebben onderzoekers van het Robotic manipulatie: Engineering, Design, and Science Lab (REDS) van het Imperial College London een systeem ontworpen waarmee gebruikers in AR kunnen zien hoe ze hun robot moeten configureren.

Met een slimme bril met mixed reality en camera's voor het volgen van bewegingen, zien gebruikers sjablonen en ontwerpen voor zich, bovenop hun echte omgeving. Vervolgens passen ze de robotarm aan totdat deze overeenkomt met de sjabloon, die groen wordt bij een succesvolle configuratie, zodat de robot op zijn plaats kan worden vergrendeld.

Nauwkeurigheid

Een van de belangrijkste problemen bij het aanpassen van deze robots is de nauwkeurigheid in hun nieuwe positie. Mensen zijn er niet zo goed in om ervoor te zorgen dat de nieuwe positie overeenkomt met de sjabloon. Daarom hebben de onderzoekers hun toevlucht gezocht bij augmented reality (AR). Ze hebben laten zien dat AR het werken met de buigzame robotarm kan vereenvoudigen. De aanpak geeft gebruikers een reeks eenvoudig te creëren robotposities, voor allerlei toepassingen, zonder dat er veel technische expertise nodig is.

Mogelijke toepassingen zijn onder meer productie en onderhoud van gebouwen en voertuigen. Omdat de arm een lage masse heeft, kan hij ook worden gebruikt op ruimtevaartuigen waar elke kilo telt. Hij is zacht genoeg opdat hij kan worden gebruikt bij revalidatie van blessures, waarbij een patiënt wordt geholpen een oefening uit te voeren terwijl hun fysiotherapeut een andere oefening uitvoert.

Vervolg

De onderzoekers testten het systeem met vijf mannen van 20-26 jaar met ervaring in robotica, maar geen ervaring met het manipuleren van buigzame robotarmen. De proefpersonen konden de robot nauwkeurig afstellen. Hoewel de groep klein was, zeggen de onderzoekers dat hun eerste bevindingen aantonen dat AR een succesvolle benadering zou kunnen zijn voor het aanpassen van buigzame robotarmen na verdere tests en gebruikerstraining.

De onderzoekers zijn druk bezig met het perfectioneren van de robot en zijn AR-component. Vervolgens zullen ze kijken naar de introductie van aanraak- en audio-elementen in de AR om de nauwkeurigheid bij het configureren van de robot te vergroten. Ook kijken ze naar versterking van de robots. Hoewel ze door hun flexibiliteit en zachtheid gemakkelijker te configureren zijn en misschien zelfs veiliger om naast mensen te werken, zijn ze minder rigide in de vergrendelde positie, wat de nauwkeurigheid kan beïnvloeden.

Foto: REDS Lab, Imperial College London