Robotter får hænder med følesans

Flere steder i verden arbejder videnskabsfolk og virksomheder på at lave en robothånd, der både kan mærke og gribe helt forskellige objekter.

Af Eskil Sørensen 4. maj 2012 kl. 16.00

Nutidens robotter har gribere med to eller tre 'fingre' og ligner mest af alt en klo. Men fremtidens robotgribere vil komme til at ligne menneskers hænder mere og mere.

For at det skal blive til virkelighed, er der dog meget, som skal falde på plads. Robothænderne skal have indbygget følesans, de skal kunne gribe mere eller mindre hårdt, afhængigt af de emner de skal gribe omkring, og de skal ikke mindst udstyres med kontrolsystemer, som kan koordinere bevægelserne i mange led på samme tid.

»Så længe de objekter, som griberne skal tage fat i, er ens, kan griberne gøre det. Men når det er varierende objekter, må man i dag bruge en værktøjsveksler. Den store udfordring er at skabe en hånd, som har den fleksibilitet, at den kan tage fat i forskellige emner. Den skal kunne tilpasse sig emnerne,« siger Tomas Berg, salgschef i Sverige for den tyske gribervirksomhed Schunk, der er en vigtig aktør på markedet for gribere i Europa.

Designstudie af femfingret hånd, offentliggjort af den tyske virksomhed Schunk. Robothånden er fremstillet efter en model af en menneskelig hånd. Ved hjælp af ni drev kan hånden udføre en lang række menneskelignende bevægelser. Der er sat taktile følere på fingrene, så hånden kan reagere fornuftigt på det, den griber om. Der er desuden elastisk materiale på fingrene, så de har et bedre greb om emnerne. Schunk forestiller sig, at hånden vil kunne bruges i direkte kontakt med mennesker. (Foto: Schunk)

Hvis man skal konstruere en griber eller hånd, som kan gribe forskellige emner og også reorientere objekterne, kræver det blandt andet en meget avanceret styring af de enkelte led i hånden.

»Skal man kunne rotere og reorientere en genstand, kræver det meget detaljerede 3D-modeller,« siger Norman Hendrich, som er lektor ved Universität Hamburgs afdeling for informatik.

Han arbejder med et forskerteam på at forstå den menneskelige hånds bevægelser som forudsætning for at bygge en robothånd. Holdet har blandt andet fundet frem til, at hvert enkelt led ikke i så høj grad arbejder uafhængigt, som man skulle tro. Der er derimod snarere tale om, at hænder bruger nogle bevægelsesmønstre.

Læs også: Se alle videoerne fra Robotforum i Odense

»Menneskers hænder bruger nogle bestemte mønstre til for eksempel at tage en bog ned fra reolen eller til at holde på en computermus,« siger han.

Den opdagelse forenkler problematikken, men der er stadig langt til at have en model for håndens bevægelse i tid og rum. Forskere og udviklere på universiteter og i virksomheder kæmper også med at indarbejde sensorer i robothænder, så de kan registrere de genstande, de tager fat på, og så de kan holde fast på dem uden at klemme for meget.

En behændig hånd

Det er ikke, fordi der slet ikke er robothænder på markedet.

Schunk-koncernen tilbyder en 'Dexterous Hand', hvilket kan oversættes til en behændig eller fingernem hånd. Hånden har tre toleddede fingre og er i stand til at tage fat på objekter på flere forskellige måder. Den har tryksensorer i fingerleddene, så den kan mærke, hvilket tryk der opstår mellem finger og genstand.

Problemet med den slags gribere er, at de er dyre. Schunk-hånden koster alene cirka 50.000 euro, eller omkring 370.000 kroner, og dertil kommer noget følgeudstyr. Det er en langt højere pris end en almindelig griber.

»Der er ingen, der vil bruge en griber, som er dyrere end robotten,« siger Bo Genefke, som er automationskonsulent ved Teknologisk Instituts Center for Robotteknologi i Odense.

Centeret har sammen med partnere udviklet 'hybridgriberen' som et forsøg på en gylden mellemvej mellem de meget dyre løsninger og standardløsningerne. Det er et dansk Højteknologifonden-projekt.

Det er en griber med tre støbte gummifingre, som kan føje sig omkring emnet. Den arbejder ved hjælp af en nyudviklet hydraulik. Udviklingsarbejdet foregår blandt andet i samarbejde med Schunk, som skal markedsføre produktet.

Målet er at komme under en pris på 10.000 euro, altså cirka 75.000 kroner.

Nyt produktionslayout

Tomas Berg fra Schunk forudser, at der, når robotternes hænder bliver bedre og mere fingernemme, og prisen bliver tålelig, kan komme en helt ny bølge af automation i industrien.

»I dag har mange industrivirksomheder automatiseret så meget, som de kan, med det produktionslayout, de har. Men fremtidens mere fleksible robotter og mere fleksible gribere kan gøre helt andre produktionslayout mulige,« forklarer han.

Interaktion med mennesker

Udviklingen hen mod robotter og robothænder, som kan mærke omgivelserne, betyder, at robotter i stigende grad kan slippes fri fra de beskyttede områder og gå i direkte samarbejde med mennesker.

»I dag kan man få en robot med følsom hud, som man kan give og modtage ting fra. Jeg har set flere løsninger, hvor robotter interagerer med forskellige produktionsfaciliteter,« siger Tomas Berg.

Bedre robothænder vil også kunne gøre andre nye anvendelser realistiske. Robotter kan typisk bruges på steder som er 'difficult, dirty, dangerous or distant'.

»Jeg kan godt forestille mig, at eksempelvis autoværksteder bruger robotter inden for ti år. Robotter vil kunne lave noget af det beskidte arbejde og det arbejde, som indebærer en risiko,« siger Norman Hendrich, lektor ved Universität Hamburgs afdeling for Informatik.

Emner Robotter Produktudvikling