In de serie Sinteressant zoekt Sinterklaas onderzoekers op die hem kunnen helpen met dit soort uitdagingen. Voor zijn inpakprobleem klopt hij aan bij Jan de Jong, universitair docent robotica. Jan doet onderzoek naar robotgrijpers die kunnen omgaan met variatie, een eigenschap die onmisbaar is wanneer objecten nooit precies dezelfde vorm hebben.
In hun gesprek wordt al snel duidelijk dat een eenvoudige inpakmachine niet werkt. Zo’n machine werkt alleen wanneer elk pakje dezelfde maat en vorm heeft. In de praktijk ziet Sinterklaas juist het tegenovergestelde. Een knuffel vraagt om een zachte benadering, terwijl een zware doos stevigheid vereist. Voor een robot is dat een flinke uitdaging.
Waarom een robot met een mensenhand niet de oplossing is
Wanneer Sinterklaas voorstelt om een robothand gewoon te laten werken als een mensenhand, legt Jan uit waarom dat niet zo eenvoudig is: "Een menselijke hand zit vol met spieren en heeft heel veel mogelijke bewegingsmogelijkheden. Als je dat wilt nabootsen, heb je enorm veel sensoren en aansturing nodig om al die bewegingen precies te regelen." De robotarm zelf is niet het probleem volgens Jan. "Die heeft maar een paar bewegingsrichtingen in de schouder, elleboog en pols. Maar het namaken van alle kleine gewrichtjes in de vingers, op zo een kleine schaal, maakt het geheel zwaar, complex en heel kostbaar."
Een slimme grijper die meebeweegt
Daarom werkt Jan aan een andere oplossing. Hij ontwikkelt grijpers die flexibel zijn en zich vanzelf vormen naar het object dat ze vastpakken. Dit gebeurt met behulp van compliant mechanisms, structuren die kunnen buigen en terugveren zonder losse scharnieren of ingewikkelde onderdelen. De grijpers worden aangestuurd met één actuator en hebben geen sensoren nodig.
Een camerasysteem neemt beelden op van de trackingstickers op het object. Die trackinginformatie wordt vervolgens verwerkt en geanalyseerd, zodat het systeem weet hoe het object ligt en hoe de grijper moet bewegen. Door het slimme gebruik van bladveren kunnen de grijpers in één keer worden geprint, zonder dat er iets hoeft te worden gemonteerd. Dat maakt ze licht, betrouwbaar en goedkoop te produceren.
In het lab worden dit soort grijpers ontwikkeld voor het oppakken van appels en tomaten. Die producten verschillen steeds in vorm en stevigheid, net zoals de cadeautjes van Sinterklaas.
Hoeveel kan een robot hiermee doen
Sinterklaas vraagt zich af of er dan voor elk cadeautje een unieke grijper nodig is. "Gelukkig is dat niet zo", legt Jan uit."Omdat de grijpers zich kunnen vervormen naar het object, zijn er maar een paar verschillende typen nodig om een groot deel van de pakjes te verwerken." Volgens Jan kan een robotsysteem daarmee ongeveer tachtig procent van het werk overnemen. De pieten blijven nodig voor de uitzonderingen en, zoals Jan scherp opmerkt: "Er moeten ook nog gedichten worden geschreven."
Technologie die dichterbij komt dan je denkt
De Robo Piet is natuurlijk een speelse insteek, maar het laat wel goed zien hoe het onderzoek van Jan in de praktijk kan worden toegepast. Zijn werk richt zich op robots die zorgvuldig kunnen omgaan met verschillen in vorm en materiaal, iets wat in veel sectoren nodig is waar objecten nooit precies hetzelfde zijn. Het gesprek maakt duidelijk hoe dichtbij zulke toepassingen al zijn en hoe deze breder inzetbaar wordt op plekken waar slim en flexibel grijpen nodig is.
Bekijk de video waarin Jan en Sinterklaas samen ontdekken hoe robotica een handje kan helpen bij de inpakstress.
