Automatisch helpende handen van staal

Koken, stofzuigen, scheren en tanden poetsen. De robot biedt de helpende hand. De automatische hulp ziet er niet meer menselijk uit.

Doet u alle bestaande beelden van robots maar weg. De eerste mobiele en ook redelijk veelzijdige huishoudrobot lijkt in de verste verte niet op een stalen mens, zoals Star Wars' C3PO of Metropolis' Maria. Eerder heeft de robot iets weg van Thing uit The Addams Family: het is een hand zonder lichaam. De tegenwoordige verschijningsvorm van de robot, de robotarm, kan zich zelfstandig door het huis bewegen. Met een voortbewegingsmechanisme dat lijkt op dat van een rups kruipen ze langs de muur en het plafond. Eenmaal aangekomen op de goede plek worden ze actief.

Volgens prof. Mike Topping van de universiteit van Shaffordshire, bouwer (en verkoper) van de robot, kan zijn robot een rol spelen in het toekomstige huishouden. ,,Wie wil er nu geen hulp in het huishouden die 24 uur doorwerkt zonder te mopperen. Ik ben nu 67, en ik hoop het nog wel mee te maken'', zegt hij.

Recent voltooide Topping in een door de Europese Unie gefinancierd project zijn rondklimmende robotarm, flexibot genaamd. De arm is in eerste instantie bedoeld om ernstig lichamelijk gehandicapten een deel van hun zelfstandigheid terug te geven. De robotarmen hebben al aangetoond een gehandicapte te kunnen helpen met eten en drinken, zijn tanden te poetsen, te scheren en zelfs make-up op te doen.

Momenteel leren de armen in de keuken een kop thee te zetten en een eenvoudige maaltijd te bereiden, dat wil zeggen een kant-en-klaarmaaltijd in de magnetron zetten. ,,Juist zulke eenvoudige dingen onafhankelijk kunnen doen wanneer jij ze wilt is voor lichamelijk gehandicapten van grote betekenis'', aldus de ooit zelf tijdelijk verlamde prof.

Omdat flexibot mobiel is, is hij breed inzetbaar. De arm kan via de muur van de ene contactdoos naar de andere klimmen. Met voldoende contactdozen in de muren in een huis kan de arm zelfs in principe van de ene naar de andere kamer gaan. Hij zou bijvoorbeeld in de slaapkamer een vest kunnen gaan halen.

,,Het grote voordeel van dit type huishoudrobot is dat hij grotendeels manoeuvreert in de vrije ruimte in het huis'', aldus Topping. ,,De armen lopen nergens echt voor je voeten, zoals bijvoorbeeld een robot op wieltjes zou doen. En omdat ze hun energie krijgen uit de contactpunten, hoeven ze ook geen batterij mee te sjouwen. Hierdoor kunnen ze relatief licht en goedkoop blijven.''

Flexibot bestaat uit twee onderarmen, die in het midden de elleboog als het ware delen. Elk deel heeft dus twee draaipunten of gewrichten, een elleboog en pols en aan het uiteinde een grijper, de hand. Aan weerszijden van de elleboog is de arm dus symmetrisch. De arm kan bewegen door drie elektromotortjes. Deze kunnen hun instructies krijgen van een chip aan boord, via de datalijn in de contactdozen of via een mobiele verbinding.

Elke grijper bestaat uit drie beweegbare uitsteeksels – drie vingers. Die vingers kunnen met precisie dingen pakken, draaien of samenknijpen. Via een eenvoudig bajonet-kliksysteem passen de vingers ook in de contactdozen. Behalve manipulator is de hand dus ook `stekker'. Zit de stekker eenmaal in het stopcontact, dan kan de arm zich uitstrekken naar het volgende contact: hij maakt dan een rupsachtige beweging. De arm plugt daar vervolgens in, en trekt zijn andere `hand' eruit. Zo klimt hij in principe overal naartoe waar zich contactdozen bevinden.

De armen hebben een reikwijdte van 1,2 meter. Daarbinnen kunnen ze geprogrammeerde taken doen, bijvoorbeeld een kopje pakken of de waterkoker aanzetten. De arm is tot op eentiende millimeter nauwkeurig. ,,Hij kent zijn exacte plek zeer precies op het moment dat hij in twee contactdozen tegelijk is ingeplugd'', aldus Topping. ,,Daarna houdt hij zijn bewegingen bij, zodat hij steeds weet waar hij is. Je kunt hem dus zeer precies programmeren.''

Momenteel kost een arm (plus de bijbehorende contactpunten) nog evenveel als een nieuwe Jaguar, zo'n 40.000 euro. Maar die prijs kan met een factor 10 tot 20 dalen als de armen in massaproductie worden genomen. Onderhandelingen voor grootschalige toepassingen lopen er al met fastfoodbedrijven: deze willen de armen programmeren om bijvoorbeeld hamburgers klaar te maken en uit te reiken aan klanten. Daarnaast zijn de armen inzetbaar in gerobotiseerde productieprocessen in de fabriek: ze zijn nagenoeg even precies als de vaste robots, maar breder inzetbaar doordat ze mobiel zijn.

,,Je kunt flexibot van alles laten doen, als je hem maar goed programmeert'', zegt Topping. ,,Van eenvoudige klussen in de invalidenzorg, de bouw of de opslag van goederen tot onderwateractiviteiten of hulp bij chirurgie. De arm kan taken volautomatisch doen of via een joystick of muis worden aangestuurd. Ook een combinatie is mogelijk. Bij het scheerprogramma moet je bijvoorbeeld de arm eerst naar een beginpositie op je linkerwang leiden, waarna de armen de rest van het scheren helemaal automatisch doen.''

Al te lastig mogen de klusjes echter niet zijn. Borduren of aardappels schillen zal bijvoorbeeld niet lukken. De arm heeft weliswaar vijf vrijheidsgraden van beweging – wat voor een robotarm veel is – maar een mensenarm heeft al snel 100 vrijheidsgraden. De armen munten vooral uit in eenvoudige en routinematige klussen. ,,We hopen over een aantal jaar flexibot aan te kunnen bieden in de doe-het-zelfwinkel'', aldus Topping. ,,In een pakketje, samen met een aantal contactdozen en wat software. De robot kan dan overal ingepast worden, waar mensen helpende handen kunnen gebruiken.''