SDU-forsker udvikler perfekt robothånd med inspiration fra græshopper

Af Jakob Haugaard Christiansen

Blot ved at ændre på vinklen i konstruktionen af en robotgriber har en SDU-forsker med inspiration fra insekter forfinet en teknologi, der kan ændre hele robotbranchens måde at konstruere gribere og fødder til robotter. 

Næsten et kvart århundrede efter den tyske biolog Leif Kniese blev inspireret af finnen på en fisk til at udvikle en robotgriber, rykker SDU-forsker Poramate Manoonpong nu ved den opfattelse, som har været den anvendte lige siden. Professoren med thailandske rødder har flyttet fokus fra fisk til insekternes verden, som leverer inspirationen til at forbedre både griberen til robotarm og foden på en inspektionsrobot.  

Vinklen er bogstaveligt talt blevet ændret fra 90 grader til 10 grader og i stedet for en fiskefinne har det SDU-ledede forskningshold fundet bio-inspirationen fra insekter som græshopper. 

- I den traditionelle Fin Ray-griber (fra Knise, red.) blev der brugt tværgående bjælker på 90 grader inde i den trekantede konstruktion, hvilket gør, at man ved at tilføre energi og presse sammen får griberen til at bøje "ind" om objektet. Alle har troet, at det var den mest optimale form, så det er første gang, at nogen har set på andre metoder. Vi kunne se, at vinklen hos insekter er anderledes, siger Poramate Manoonpong, der har boet og arbejdet i syv år i Danmark. 

Kan forandre branchevalg 

Ved at ændre vinklen på de tværgående bjælker i den trekantede griberform til eksempelvis 10 eller 30 grader kan man opnå en større effekt, da griberen bøjer endnu mere sammen om objektet. Vel at mærke samtidigt med at man anvender langt mindre kraft. 

- Det betyder, at du sparer op mod 20 procent af energien, men det betyder også, at du kan tage mere nænsomt fat og bl.a. kan bruge griberen til at håndtere madvarer som æg eller kage og andre meget bløde og skrøbelige genstande. Det kan få betydning for den måde, hele branchen laver gribere, siger Poramate Manoonpong. 

SDU-professoren står i spidsen for forskningsprojektet på tværs af fem lande, hvor forskerne bogstaveligt talt har ændret vinklen på griberen gennem forskning, hvor de bl.a. har sammenlignet både forskellige vinkler og brug af energi. Et resultat som nu har sikret Poramate Manoonpong og de øvrige forskere international anerkendelse, efter at resultatet er publiceret i det anerkendte tidsskrift Advanced Intelligent Systems.  

- I første omgang var de skeptiske, men da vi sendte dem videomateriale med vores forsørg, blev forskningsresultaterne optaget i tidsskriftet. Det er vi selvfølgelig meget begejstrede for, siger han. 

Græshopper inspirerer 

Siden 2018 har forskerholdet fra universiteter i Danmark, Thailand, Tyskland, Storbritannien og Iran zoomet ind på de biologiske byggesten i ben og fødder hos insekter som græshoppere og fårekyllinger. Resultaterne betyder, at robothånden ikke kun kan tage fat om langt mere skrøbelige objekter - bl.a. madvarer - og bruge betydeligt mindre energi imens.  

Samtidigt kan teknologien også flyttes fra armen til robottens fødder. Ved at anvende Poramate Manoonpongs resultater kan en robot fremover vandre sikkert direkte på eksempelvis et olierør og udføre inspektioner. Arbejde som i dag enten må udføres manuelt af mennesker eller ved at slukke for forsyningen og inspicere røret indvendigt ved at sende en robot ind. 

- Hvis du bruger Fin Ray-fødder kan en robot kun gå meget usikkert og langsomt over ufremkommeligt terræn - det kan være på stenet grund eller direkte på et rør, som er noget, olie og gas-industrien efterspørger. Vi samarbejder med et stort selskab i Thailand, som ser et stort potentiale i at lade robotter inspicere olie- og gasledninger, siger Poramate Manoonpong, der selv stammer fra en by nord for hovedstaden Bangkok. 

Hurtigere og mere sikkert 

Forskerne har sammenlignet den traditionelle konstruktion fra Kniese med en robotfod med 10 procent vinkel på de tværgående bjælker. Resultaterne viser ikke alene, at robotten får bedre fat, da griberen bøjer sammen om røret, understreger forskeren fra SDU. 

- Vi kunne også se, at robotten skal bruge langt mindre energi og kommer hurtigere frem, fordi en større del af griberfoden har kontakt med røret, så den skal bruge mindre energi på at gå samme strækning, siger han. 

Da forskerne flyttede den seksbenede robot, som er brugt i forsøgene, over på en stenet grund blev de lige så begejstrede. 

Går med svømmefødder 

- Vi forsøgte første med den klassiske robotfod, som er meget enkel og ikke har nogen stor kontaktflade (mindre mest om et bordben, red.), og der kom robotten stort set ikke fremad, og hvis den gjorde, så kostede det meget energi, og den kunne ikke gå lige, siger han. 

Ved at bruge sin trekantede griber på den stenede overflade blev forskerne dog meget overraskede. 

- Den minder jo lidt om en svømmefod, og dem ville vi normalt aldrig tage på som mennesker, hvis vi skulle gå på en stenet strand eksempelvis, griner Poramate Manoonpong. 

Der blev dog ikke grinet, men snarere jublet blandt forskerne, for svømmefødderne på den seksbenede robot gjorde underværker. 

- Netop fordi griberen med den nye måde at vinkle bjælkerne kan "få fat" om stenen, kunne vi se, at robotten kan gå hurtigt og let henover en stenet overflade. Og den går også lige - hvilket er helt umuligt, hvis du bruger traditionelle robotfødder, siger han.